浅论火力发电中电气自动化技术应用

2016-03-19中国电建集团四川电力建设三公司四川内江641005

低碳世界 2016年19期

杨　杰（中国电建集团四川电力建设三公司，四川　内江　641005）

浅论火力发电中电气自动化技术应用

杨杰（中国电建集团四川电力建设三公司，四川内江641005）

随着我国科学技术的发展，计算机网络及各种先进电子技术已经应用在多个领域。尤其在电力行业中应用十分普遍，目前，我国火力发电厂正在朝着大机组的方向发展，火电厂也逐渐迈向信息化、网络化如厂级管理系统、各级监控系统等都采用了先进的自动化控制技术。火电厂电气自动化技术水平比较高，能够实现发电机组、锅炉、电气设备等统一监控，不仅提高了厂内工作效率，而且有效的降低了运行和维护成本，进而提升了火力发电厂的综合竞争力。本文首先介绍了火力发电中自动化技术的作用，然后具体介绍了实际中系统中的配置，最后结合案例进行了分析，希望本文的工作能为从事相关工作的人员提供一定的指导和帮助。

火力发电厂；电气自动化技术；优化配置

引言

科学技术水平的不断提升，使得电力自动化技术的使用十分普遍，特别是在火力发电厂的应用。首先，该系统为火力发电厂信息采样、运行设备监控、重点地区保护等方面提供了保证，一般情况下，通信层、间隔层、控制层是组成该系统主要的部分，这三者之间采用分布式方法达到最系统整体的控制和监管。另外，该系统上层设备与下层设备之间的模式为对等的，下层设备功能的实现不受网络等原因约束。与此同时，作为系统控制的核心，电气自动化系统具有很多任务如信息的控制、采样、监控等，若要完成一整套的信息传输需要依赖各个子系统之间的协调。下面简要介绍电气自动化系统中各层之间的功能：①通信层。该层的主要功能是实现间隔层和各基站之间信息交流，并以逻辑单元控制各个设备。②间隔层。间隔层由保护继电器设备和智能电器组成，上层与下层网络信息的传递是通过接口完成，目前，全国内火力发电厂的自动监控技术已经可以和其它关联的系统完成信息的交流，进而在发电厂内实现了信息化、科学化。

1　火力发电中电气自动化的作用

1.1设备资源的优化配置

通常情况下，我国的火力发电厂具有多台发电设备，为了保证良好的电量供应，这些设备需要运行比较长的一段时间。然而，任何一种设备都有一定的使用注意事项，如不可长时间超负荷运行，否则会影响设备的使用寿命、极容易使设备发生损坏。采用电气自动化技术以后，不仅可以准确的预测出设备的运行状态，而且可以根据实际情况自动做出相应的操作，如果设备处在超负荷运行状态，就会自动停止直到满足正常的运行条件。当然，发电厂中的设备有时会出现故障，此时，自动化系统经过甄别会发出相应的警报以提醒管理人员进行相应的处理。

1.2发电效率的有效提高

现阶段，随着改革开放的不断深入，人民的生活得到了质的提升，几乎每家每户都会有空调、冰箱等用电设备，因此电力电量需求每年都会增加，尤其是在比较炎热的夏季和寒冷的冬季，拉闸限电操作十分普遍，这给当地的居民正常生活带来了严重影响。由于火力发电是我国目前应用最多的发电形式，因此火力发电厂的发电强度亟需进一步提升，以前火电厂中的系统可以实现电厂内部正常的电力生产但无法保证高效率，与日益增长的负荷不适宜，提升电量生产效率摆在了火力电厂的面前。科学技术水平的发展使电气自动化技术日臻成熟，它是解决眼下困境最重要的手段，不仅可以提升电厂发电效率、降低资源浪费，而且为电力系统规划和运行起到了关键作用。

1.3发电成本的有效降低

新中国成立以后，我国的电力部门就已经成立了，当时发电采用的原料多半是石油或者煤炭，缺乏对技术手段的创新。这种方式很容易造成发电不均衡，同时由于燃煤发电需要人工进行操作，势必会造成燃料不充分的问题，从而导致资源的较大浪费。由于煤、石油等一次能源的枯竭和严峻的环保问题，迫切需要寻找一种自动控制技术来平衡发电不均，资源浪费严重的问题，电气自动化技术应运而生，该技术能有效的处理上述问题，它通过先进的计算机软件对燃料进行计算，自动控制燃料更换，经过大量的实践证明采用这种技术能节约5%的原料，且提升了发电效率保证了居民用电量，是解决火电厂存在问题最佳的方法。

2　电气自动化技术在火力发电中的应用

2.1通用网络结构的健全

火电厂电气自动化系统的成功运用离不开通用网络结构的创建。使用通用网络可以实现设备全周期自动控制，使参与生产的人员能够可以从整体上监测和控制厂内设备，与此同时为各系统子模块数据信息的传输提供便利，值得一提的是电气自动化系统包含计算机系统、控制和管理系统。

2.2单元炉机组一体化

火力发电厂通过采用电气自动化技术可以实现机组、锅炉、设备等一体化运行，这种情况下系统中的信息和数据的传送就需要依靠计算机系统，只有这样才能实现整体信息的汇总和监控。一般情况下，运用电气自动化技术能极大的发挥火电机组的潜力，且能够有效控制生产所需的成本。如对设备进行细操作中，就要动态的减少单元机组的负载量，有效缩短控制室，这样可减少机组运行成本、管理成本。为了协调火力发电厂各设备之间的信息传输，需要对单元机组进行统一管理，这样可有效提升电网工作水平，保证设备合理运行。因此，设备的控制是火力发电中最为重要的环节，同时需要保证电厂中监控和自动化等级，为电厂安全高效的运行奠定良好的基础。只要火力发电厂设备安全可靠运行，就会带来较大的经济效益。

2.3保护手段的创新控制

以前，火力发电中应用最广泛的保护和控制手段是报警和连锁装置的应用，但整体实现过程比较复杂，且自动化程度较低，很容易造成人为事故。电气自动化技术采用计算机控制技术，能够自动的实现电力系统中故障和运行检测，不仅能及时发现故障点，而且可以提前预测出产生故障的设备，保证火力发电厂设备的可靠运行，一旦发现故障，相关控制设备就会做出反应，自动识别故障并自动切除系统故障，确保整个系统保持正常平稳的运行。另外，预防和维修是两个完全分离的步骤，采用电气自动化技术后维修与预防可以同时进行，不会影响机组的正常运行，从而为保证电力的可靠供应奠定基础，电气自动化技术的应用为火电厂发电效率的提升提供了保证，各有关部门应该给予高度重视。

3　火力发电中应用电气自动化的系统配置

3.1总线的相应控制技术

火力发电厂中各设备的运行，控制总线技术的应用比较先进，只有控制技术、计算机和通信技术这几个方面共同促进，才可将信息技术发挥到最大。设备的控制十分重要，现场总线可将各控制单元进行统一处理，采用这种模式可以有效预防和控制设备的运行，建立分散和集中混合的控制结构，与传统的数据信息传输控制相比，这种模式更容易实现统一控制、及时发现问题，电厂中设备的分散管理采用总线控制技术效果特别好，设备的可靠运行是火电厂发电的保证，利用总线技术控制设备可以为电厂节约较大的管理成本，因此备受人们欢迎。

3.2输入输出控制

输入或输出控制包含两种：第一种是I/O集中监控。就是将输入、输出接入每个设备的馈线中，实现每一的通道的顺利连接，连接的设备有很多中，其中采用电缆线是使用最广泛的一种，在模拟数据和数学数据之间转换中，采用这种控制集中控制策略往往会达到意想不到的效果，加强了对火力发电厂各设备的监控强度。另一种就是远程的控制，这种输入输出控制在火电厂中的应用也较普遍，实现远程控制不仅可以节约相应的人力、物力，而且使电厂人员不必接触一些危险设备、装置，这种远距离的控制保证了操作人员的生命安全，为电厂安全无事故的运行提供保证，此外，还有利于降低现场操作人员的工作负担，保证了员工有充足的精力和体力，这样发电厂的供电就能保持比较好的状况。

4　案例分析

某火电厂采用电气自动化技术，主要设备如下：①后台控制用计算机微型工业控制计算机1台。②一台西门子3WN6低压断路器。③通讯接口。DP/3WN6专用11台。④采用的系统软件为SIMATIC WinCC 1套Win3WN6 1套SICAM LCC 1 套SIMATIC STEP 7、Protool。⑤一套日本生产的PLC编程平台。通过自动化装置及技术的采用，使得该电厂每年多发5%的电量，为人们提供了充足的电力电量需求，为此电气自动化技术需要全面推广，尤其是在火力发电厂内。