发电厂电气系统的发展

马海霞

摘要：近年来的电力体制改革、燃煤价格上涨等因素，给发电企业带来巨大的压力，文章简介了发电厂电气系统，并在智能电网发展的背景下，分析了发电厂电气系统自动化、智能化、高效率等发展方向。

引言：

近年来，随着我国国民经济的发展，建设“坚强智能电网”的进程不断推进，对电力的需求日益旺盛，大中型发电厂不断增多，电网结构日益复杂化，对电网安全稳定运行的要求技术不断进步，推动发电厂电气系统向着自动化、智能化、高效率方向发展。

1.发电厂电气系统简介

电能由于无法储存，所以电能从发出到使用的各个环节是一个连续工作的过程，发、输、变、配、用形成一个紧密结合的系统。发电厂主要用于发出和提供电能，发电厂电气系统可以分为电能生产系统、电气一次系统和电气二次系统。

其中，发电厂电气一次系统包括发电机、变压器、电动机、互感器、断路器、隔离开关、电抗器、避雷器、电力电缆等，主要用来生成、输送和分配电能。

发电厂电气二次系统主要是各类继电保护和安全自动装置，继电保护用于电厂故障时快速跳闸或发信，自动装置包括准同期、低频减载、备自投、自动重合闸等，主要用于电厂的测量、监控和保护。

2.智能电网建设推动发电厂电气系统发展

2.1智能电网带动电力系统变革

2009年，国家电网公司在特高压输电技术国际会议上，正式提出了建设“坚强智能电网”的规划，经过5年的发展，智能电网建设给电力系统的各个环节都带来了革新性的变化，也成为我国电网发展的最终趋势。

发电、输电、变电、配电、用电、调度是电网发展的六大环节，作为电能发出的最前端环节，发电厂的核心任务就是为电网提供安全、绿色、高效的能源。随着智能电网技术的发展，先进的传感技术、测量和控制技术、通讯技术、计算机信息技术等不断应用到发电厂电气系统中，构建智能电网时代的新型电厂势在必行。

2.2发电厂电气系统的发展趋势

目前，我国发电网的电源结构以火力发电为大头，水力发电、抽水蓄能、燃气发电等也占一定比例，随着智能电网背景下新能源发电的异军突起，发电网呈现出多元化的发电格局，并朝着自动化、智能化、高效率的方向发展。

（1）自动化

随着电力技术的发展，发电厂电力设备将不断的提高信息化、自动化、互动化程度，技术性能不断完善和提升。微机综合自动化系统、DCS分散控制系统、智能监控系统等的使用，使得电厂生产中的数据采集和存储、故障监测、电源管理、远程监控、智能通讯等流程更加集成化，极大的提升了电厂工作效率。例如，在发电厂电气控制方面，传统的控制多为一对一控制、弱电选线控制两种，可靠性和安全性相对较低，微机监控方式将电气控制深入DCS系统，极大的提高了机组的自动化水平，微机化操作也有利于工作效率的提升。

在常规能源发电方面，发电机的励磁和调节体系、分散控制系统等装备日益信息化和自动化，相关的控制参数朝着可视、实时、在线可调的方向发展；自动化程度的提高使得发电厂逐步向着“炉机电辅”一体化控制方向发展，分散智能和网络作用实现了智能OEM嵌入。在新能源发电方面，风力、太阳能等新能源发电获得迅猛发展，新能源的并网和控制技术成为研究热点，并网逆变器、功率预测和协调控制系统、风光储一体化监控、低电压穿越等技术，都集中体现了自动化的技术特征。

（2）智能化

发电环节的智能化技术集中在电厂一次设备的智能化和网厂协调技术的研究上。一次设备的智能化体现在：发电机的励磁和调速系统的参数实测、机组的智能化快速调节、常规发电厂的调频调峰技术研究等方面，网厂协调技术体现在：大规模能源接入电网的协调技术、机组优化控制系统、设备监测、故障诊断等。新能源发电的智能化是近年来的研究热门，也是技术难点，包括新能源电厂的仿真建模、并网控制技术、可靠性评估等。

目前，常规能源的智能发电技术已经相对成熟，但新能源入网的相关智能化研究还多处于理论研究领域，受到新能源自身不稳定性、易波动等特殊性能的影响，目前大量的清洁能源还未能安全、稳定的并入电网，相关关键技术还处于探索阶段。

（3）高效率

智能电网的发展以低碳、节能、高效为主要特征，在此背景下，发电厂电气系统也在不断提升效率，走节能增效之路。发电厂电气系统效率的提高措施包括谐波抑制、更换节能设备等。

在发电厂电气系统中，实际电压与电流的波形并非完全规则的正弦波形，由于系统中包括电容、电感等在内的非线性元件的存在，使得电气系统中不可避免的出现谐波，对电网造成污染。谐波的存在一方面使得电力设备功率消耗变大，影响设备使用寿命，另一方面还可能引发机械振动和噪音，给系统稳定运行带来影响。为了降低谐波对发电厂电气系统的影响，可以从谐波产生之处安装过滤装置，包括有源滤波器和无源滤波器等，还可以改变分流装置的频率来降低谐波。随着智能电网技术的发展，各类新型的无功补偿和谐波抑制装置也不断投入使用，对电网的谐波抑制起到很高的效果，极大的提高了电网运行效率。

在发电厂电气系统的节能改造方面，以电气系统中的能耗大户一变压器为例，目前，变压器损耗约占电网损耗的60%左右，一些投运时间较久的发电厂中，还有大量的老旧变压器在运行，有些甚至是带故障运行，设备的老旧和落后带来较大的能源消耗，如果能够更多的使用节能型变压器，将极大的提高电网的运行效率。智能电网的发展也带动了节能变压器的发展，目前，很多低能高效的新型变压器如：非晶合金铁芯变压器、采用卷铁芯结构系列变压器等，已经日益普及，给电网带来极大的节能效益。

3.结语

发电厂电气系统的发展，与电厂提高设备可靠性、加强自动控制水平、完善设备管理是分不开的，随着智能电网的发展，发电厂电气系统的发展空间还很广阔。

参考文献

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[2]张h元.发电厂电气系统的现状及发展研究[J].电站系统工程，2011，5.

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