火力发电厂厂用电气自动化系统的现状和发展

吴明

摘要：火力发电厂电气自动化是通过对主控室、发电机、锅炉等设备进行协调控制，做到集中、自动的管理与控制，将各设备的数据共享，使得在一定的数据处理和分析基础上，完成电气自动化系统的建设。为了能够加强火力发电厂厂用电气自动化系统的建设，本文对自动化系统的基本功能、特点和现状进行探讨，提出几点发展策略。

关键字：火力发电厂;厂用电气自动化系统;发展趋势;发展现状

1、前言

随着经济和科学技术的不断发展和进步，火力发电厂的自动化已经得到了非常快速的发展。而在新时代的发展下，火电厂必须要能够保证机组工作的最大限度，提高发电效率，降低能源消耗成本，达到更加先进的技术和自动化程度才能够满足当代人们的用电需要。所以当下火力发电厂的主要工作就是保证生产过程的自动化和管理的现代化。本文即分析国内的火力发电厂电气综合自动化系统的发展要点，展望电气综合自动化系统的发展远景和目标。

2、火力发电厂厂用电气自动化系统的现状及相关问题

2.1火力发电厂厂用电气自动化系统的现状

我国目前大多数的火力发电厂都采用的是DCS系统技术，该技术能够有效地提高热力系统的自动化水平，在多年来的使用中获得了更加显著的经济社会效益，但是电气系统（ECS系统）的自动化还有许多缺点，其故障率较高，并且需要投入较多的维护资源，就算是如此其自动化程度依然较低，这也导致了DCS系统与ECS系统在使用的过程中会出现衔接不到位的情况。为了解决这个问题，在电气行业现阶段，火力发电厂要特别对ECS系统系统进行改进和优化，做好对ECS系统的运行管理工作，加强技术优化工作，使得电气系统控制自动化程度加深，并且提高安全性和可靠性[1]。

2.2电气自动化系统显露出的问题

目前很多新建设的火力发电厂的数据采集系统和自动化控制系统等工作都是通过硬接线的方法来与DCS系统相接，这虽然有效的促进了电气控制中的一些例如画面监控、软手操等问题的解决，但是因为火力发电厂之中，很多电力设备之间都是分散式的安置方式，并且采用的是集中控制方式，而这些会造成一些较为严重的问题。首先是电流、电压都需要经过特殊的变送器来转换成数字量，然后才能够进入DCS系统后使用，因为数据量比较大，所以还需要配置一定数量的变送器才可以，这将花费巨大的资源。其次是主控制室内为了各项设备的控制还需要铺设一定量的电缆，这就导致在建设过程中需要较长的施工周期，难度较高。再然后，因为DCS系统无法实现对电流、电压故障过程中的波段录制，且不包括电度计量功能，使得在出现故障的时候维修人员无法做到更好的分析和处理工作。最后则是因为DCS系统和各个设备之间缺乏相应的通信设备，也缺乏智能化的管理系统，所以也就导致系统无法实现高度的自动化。另外，在数据连接方面，随着科技的发展目前很多设备都实现了设备的小型化，但是很多设备都无法与DCS进行连接，导致了数据无法共享。

3、火力发电厂厂用电气自动化系统的优化策略

3.1火力发电厂厂用电气自动化系统涉及到的技术

首先是网络通讯技术，需要有网络通信技术才能够做到对ECS系统的高度控制，做到各电机之间的有效配合。由于传统的网络通信技术存在速率低、传输不平衡、主机数量少、功能拓展困难等问题，所以目前很多商家都将目光转移到了在工业中采用的控制技术，也就是现场总线技术。该技术虽然具有非常好的通讯能力，运用过程也很快速，并且具有一定的灵活性。但是因为标准的不同意以及设计较为简陋，一旦出现一处故障，即有可能造成整个系统崩溃，所以本文选取以太网来作为电气自动化的通讯系统。其次是分层分布技术，分层分布技术的综合IED安装在开关设备附近，并且与通讯网相连接，这种优势能够有效的减少二次电缆的使用和工作量，避免了硬件的重复设置，具有更高的性价比[2]。

3.2火力发电厂电气自动化系统的构成

火力发电厂电气自动化系统由三层架构而成，分别是站控、网络和间隔三个层面。站控层包括操作员站、工程师站和通信站，操作员站需要做到对数据库的实时开发，并与监控系统、模板库等相结合，是总体系统的运行、维护、诊断等工作的主要负责站。工程师站和通信站则分别是针对于电气系统的继电保护、故障录波以及通信工作设立的。其次是网络站，则主要是由光纤自愈环网构成，具体还需要火力发电厂能够针对自身的实际情况来选择相应的通讯介质。最后是间隔层，间隔层的装置应该是要用到一体化的保护测控装置，是针对于与发电厂的控制对象来开发相应的配置，比如说发电机保护、馈线保护等。

3.3智能化技术的应用

随着计算机技术的发展，目前很多ECS系统已经较为完善和优化，并朝着智能化控制和管理的方向发展。目前电气自动化系统中的智能化技术一般都用在了间隔层中，是针对于继电保护和测控装置的独立以及智能化网络的建设，使得在火力发电厂的发电过程中其控制单元将直接针对于一次性设备和机组来进行操作。智能化的应用在火力发电厂中较为宽泛，除了监控系统之外，还能够实现对于站控层的互联与误触房屋等功能，使得站控层能够全面实现自动化。从数据采集到机组优化控制等各方面的监控管理都呈现一体化的趋势[3]。

3.4网络化技术的应用

上述中提到了在火力发电厂的电气自动化系统中存在有网络通讯能力不足的问题，而以太网能够很好的解决网络通信的问题。以太网本来是应用于商业中中的，以其容量较大、成本较低且传输能力较强的优点而被用于工业中，而在火力发电厂中也将以太网以嵌入式的方式植入于监控系统和自动化系统中。通过以太网，火力发电厂将能够进行较为高效的数据传输工作，形成较为健全和稳定的网络结构，这是非常有利于火力发电厂电气自动化系统运作的。火力发电厂通过该技术能够有效的达到对各项机组设备的高度控制，无论是针对于办公室内还是生产过程中，通过以太网集成的数据通讯系统将为火力发电厂的电气自动化提供非常好的通讯媒介。

3.5变换器电路的应用

因为科学技术的不断发展，制造业也有了非常大的进步，很多电子元件都有着非常大的更新换代。在变换器的电路中，传统的火力发电厂一般都是采用晶匣管作为变换器的基础。在新时代的发展下，电气元件也有了较大的发展，在变换器电路中也更多的采用了PWM变换器，有效地解决了高次谐波和转矩脉动等问题。在使用PWM变换器中，因为其产生的噪音和振动较大。为了解决这个问题，在火力发电厂的电气自动化中可以采用直流环逆变器，将其挂在高频振荡过零的谐振路上，使得电气元件能够在电压或电流为零的条件下进行转换，这样就可以有效的减小逆变器的尺寸，降低相应的成本，使得逆变器集成化，所以目前在火力发电厂电气自动化系统中，采用谐振式直流逆变器电路具有较大的发展前景[4]。

4、结束语

综上所述，我国的火力发电厂厂用电气自动化系统存在于DCS系统不协调的问题，这使得热力系统的工作效率无法提高，导致了生产全过程的工作效率和自动化程度受到阻碍，本文即针对火力发电厂厂用电气自动化系统的现状进行分析，针对于相关问题来提出相应的发展对策，促进火力发电厂生产过程的高度自动化，使得我国发电事业能够蓬勃发展。

参考文献

[1]尹雪梅. 大型火力发电厂电气自动化监控系统的设计研究[D].华北电力大学，2016.

[2]郑鸿志. 发电厂电气自动化技术的应用方案[D].华北电力大学（北京），2011.

[3]郑智武.火力发电厂厂用电气自动化系统的现状和发展[J].黑龙江科技信息，2010（05）：11.

[4]苏茂均. 火电厂电气综合自动化系统的研究[D].華北电力大学（河北），2004.