电气自动化技术在火力发电中的创新与应用研究

2020-02-12尚尔发

今日自动化 2020年1期

尚尔发

（内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司电力分公司，内蒙古通辽 029300）

火力发电厂对电力资源生产做出了重要贡献，然而，随着时代的发展与科技的进步，传统发电技术已经无法满足火力发电工作的安全化与高效化需求。对此，需要将电气自动化技术应用于火力发电工作，以便于创新传统火力发电模式，及时消除各种隐患，实现火力发电安全化与高效化。

1 引入自动化安全管理技术

实现电气自动化技术在火力发电的创新与应用，首先要充分引入自动化安全管理技术，以此确保火力发电的安全化、高效化与自动化。在火力发电系统建设中，应注意优化电力系统故障自动处理功能，以便于及时发现和修复故障，避免系统设备故障影响扩大。这一工作要求当电力自动化系统设备出现故障后，自动化处理装置不仅能立刻发出故障报警信号，而且能够发挥指导控制、处理、调节与限制功能，对所产生的故障进行一定的控制，避免故障扩大，使系统设备处于相对安全的状态，避免出现重大灾害。从整体结构来看，优化电力自动化系统设备故障自动处理功能，必须在前期按照标准要求做好各种组织设备的安全保护工作，为其配以自动保护装置，根据系统设备安全运行参数，不断改善主要设备与厂房装备的保护方案，植入正确的逻辑数据，当设备出现故障后，由逻辑数据指挥跳闸或者停机，避免故障进一步扩大。

其次，管理人员应注意做好三项安全保护工作：（1）全面做好机组过速保护动作，这样能够使电力自动化系统设备在紧急关闭系统的过程中，立刻联合主设备关闭进阀门，切断出现故障的设备，以免影响其他设备的安全运行。同时，迅速关闭故障系统以免加速故障面积，并确保在电源消失的时候使电力系统机组设备处于相对安全的状态。（2）做好机组配置振动保护工作，改善其装置系统。从安全角度来看，振动保护出口应具备一级越限报警和二级超限停机的功能，及时启动机械事故紧急停机流程。另外，要做好振动保护的监测工作，确保监测值在安全性指标以内。（3）做好机组调速系统、智能变电站主阀以及快速闸门的控制电源自动化保护措施，尤其是要做好失电情况下的保护工作，这样能够避免失电导致的机组失控损坏设备的问题出现。

2 创新火电厂通信保护模式

维护火电厂发电设备的安全运转，全面监测设备运行信息，必须注重创新火电厂通信保护模式。在网络时代，将物联网系统与火电厂发电监控管理系统相结合，有助于准确获取设备运行信息，并通过信息分析来了解是否存在安全隐患。物联网层次结构主要分为3层，分别是应用层、网络层和感知层。其中，应用层的主要功能是智能应用功能、环境监测功能、工业监控功能；网络层的三大功能是信息识别功能、信息转换功能和通信网络功能；感知层具备传感器技术功能和短距离传输网络功能。在信息时代，全世界都在用物联网技术来交流信息、完成各种通信活动。从技术集成角度来看，物联网集成技术融合了信息感知技术、信息识别技术、信息传递技术、信息分析技术和信息测控技术等优势。创新火电厂通信保护模式，在火电厂发电系统安全运行管理工作中全面应用物联网技术可以在第一时间内感知发电工作的安全与否，及时将信息传递给安全管理总系统，并由总系统下达指令。

其次，必须构建完善的火力发电通信网。目前，大多数火力发电通信网主要联接工具是各种计算机、数据库与外部设备。而且，固定在某一范围内的通信网能够借助专用型数据电路或者数据通信网和数据通信网来实现和远方局域网、处理中心和数据库的有机连接，从而组建成大范围的信息分析处理系统。从微观层次来分析，火力发电通信网是由3种路由器、电信光纤、移动光纤、互联网宽带、3G联通无线网络组合而成。3种路由器分别是电信路由器、移动路由器和备份路由器。在火力发电通信网组合结构中，电信路由器借助电信光纤和火力发电自动化系统相连接；移动路由器则是经过移动光纤连接火力发电自动化管理平台；备份路由器用于连接互联网宽带与3G联通无线网络。一般情况下，当火力发电通信网处于正常运转状态时，电信路由器会优先工作，移动路由器以及备份路由器属于热备份，当网络出现故障后，路由器会自动切换，运行顺序依次是电信线路、移动线路、VPN线路、联通3G。从网络功能来看，火力发电通信网的功能主要包括上传工作数据、监测火力发电动态、实现资源共享、提供预警服务、维护和运行综合办公网络。

此外，当前有不少火电厂赋予了总系统较为全面的安全管理功能。从基础视角来看，执行火电站安全管理工作的系统平台是应急管理系统，该系统主要是由地理信息系统、三维建模工具和数据库系统组合而成。其中，地理信息系统（Geographic Information System，英文简称GIS）是一种存储、分析、显示和管理地理空间数据信息的软件，该系统主要功能包括实现空间数据的可视化、存储数据信息、做好空间分析等，将该系统应用于火电厂应急系统中能够对火电厂安全运行实施全方位监测与分析，及时发现潜在的风险因素，尤其是核泄漏问题。三维建模工具sketchUp是一套3D绘图软件，能够驱动火电厂应急系统构建完善的三维模型，并通过模型分析了解火电厂运行状况。而且，sketchUp具备丰富的网络模型资源，工作人员可以根据实际需求选择直接调用、插入和修改三维模型。目前，火电厂应急系统主要包括3种数据库——空间数据库、模型数据库和基础数据库，这3种数据库功能各异，互相作用，从而能全面监测火电厂发电设备的运行状况，判断是否存在安全隐患问题。

另一方面，当前火力发电厂通信网络的传输介质以光纤和双绞线为主，因而，必须做好光纤和双绞线的维护工作。火力发电通信网络线路通常会随着使用年限的增加而受到一定的磨损，出现老化现象，而且线路自身质量问题也会引发网络故障。因此，必须定期维护网络线路。其次，通信网计算机主机和交换机的连接网线两侧的水晶头都有相对应的编号。通常编号就在水晶头的附近，如果主机网络出现故障，就必须立刻对水晶头所对应编号的网络线路实施检测。据统计，网络线路故障通常表现在4个方面：（1）插座中的水晶头发生松脱。对此故障，应科学调整防脱弹片的安置角度，插好松动的水晶头；（2）水晶头有时因金属接点被氧化和腐蚀会出现接触不良问题，对此应重新更换水晶头；（3）网络接头制作质量不达标导致接触不良和线路不畅，对此应重新替换水晶头，严格检测网络接头制作质量；（4）网络线路因使用时间较长会出现故障，对此，应替换优质网线。

此外，应注意处理好火力发电通信网络软硬件系统故障。一般来讲，某一硬件设备发生故障，所采集的数据就难以确保准确性，甚至会引发数据丢失问题。通常，出现硬件故障问题，火力发电通信网络系统会立刻发出预警信息。此时，必须立刻检查硬件故障，分析原因，根据分析结果制定解决方案。软件系统故障通常表现为软件系统崩溃、卡壳和数据丢失，出现这些故障的主要原因是软件系统老化或被病毒攻击和破坏。当软件系统出现故障后，火力发电通信网络系统运行必然受到严重干扰，一旦软件系统崩溃，通信网络系统就被迫停止运转。调查研究显示，软件系统故障通常集中于软件数据库中。因而，发生故障后，首先要坚持数据库是否完善，及时修复数据漏洞。并且要定期更新和优化软件系统，清除病毒，增强软件抵御能力，排除一切威胁软件系统安全的因素。

3 做好漏电保护工作

做好火电厂发电系统漏电保护工作，必须充分发挥漏电保护器的作用。秉承分级与分段型漏电保护原则，精选配电柜，准确核算最适宜的额定漏电动作参数。然后根据核算结果选用最佳配电箱与开关箱，将漏电动作电流控制在30mA以内，同时，漏电动作的时间不得大于0.1s。此外，技术人员必须正确组装电线管，避免不当接头，固定好接线盒与配电箱，并为其设计完善的保护层以起到防水、防锈和防腐作用。

其次，要在符合安全条件的前提下正确组装高压配电柜与变压器，确保所有电气设备能正常运转。与此同时，要注重全面优化配电系统，依次组装好总配电箱，紧接着，设置好各个分配电箱。然后，为所有分配电箱安装开关箱。同时，将开关箱与用电设备相连接，注意确保连接点的安全质量。

再次，须着重优化高压配电设备组合结构。当代高压配电设备组合结构极为精密和复杂，重要设备包括配电设备、发电设备、变电设备、照明设备和各种备用电源。各设备及其部件组合关系非常紧密，控制高压配电设备故障，必须着重优化整个高压配电设备组合结构，做好所有设备与部件组装工作，并定期检查高压配电设备。另一方面，必须全面做好高压变频设备故障维修工作。在具体工作中，首先要准确分析故障类型，采取针对性处理方法。如果通电开机后设备没有反应，就说明变频设备中可能存在插头松动和熔断丝被烧毁的问题，对此仅需要组装好插头或者更换元件。如果熔断丝没有故障，插头并未松动，就说明可能有细小的金属颗粒掉入电源进线之间，必须将其取出。如果变频器的功率较大，转机速度却相对缓慢，就说明此时的频率增益不合理，必须进行更改。此外，工作人员应坚持定期火电厂继电设备的运行状态，全面做好设备检修工作，确保继电设备的安全性能，同时，要定期查看继电设备与其保护控制系统、预警系统、辅助设备系统和安全监测系统能否互相合作，及时修复设备故障，并对继电设备进行全方位监控，如果发现设备存在异常，必须立刻进行质检与维修。