电厂热工自动化技术结构与应用

孙培佳

摘 要 ： 随着社会生活需求的不断提高和科技水平的不断进步，计算机网络技术在火力发电厂自动化控制中的应用已经十分普及，这也使火电厂机组向着容量大、参数高、自动化水平先进的方向不断发展。本文首先重点对热工自动化概念及其在电力企业的发展进行阐述，并在此基础上就电厂热工自动化技术构成及应用情况进行论述分析。

关键词： 电厂热工；自动化技术；应用分析

随着经济带动科技迅速发展，目前电力系统自动化程度越来越高。电厂热工自动化随火力发电技术的发展而不断进步，是电力企业电力系统的重要组成部分。目前电力企业电厂热工自动化技术从自动化设备方面来看，传统的组装仪表已经发展为现代的数字仪表，自动化系统所采用的控制设备也向更精良的方向发展，必要时可以利用计算机对机组设备进行监控，监控画面通过crt 显示器直观显示，监控水平和监控效率大大提高。

1 电厂热工自动化

电厂热工自动化技术就是对火力发电厂生产运行中的物理量、化学量以及仪表设备等的运行参数和工作状态进行自动监控的技术。主要包括火力发电过程中对数据的测量和处理、设备的自动控制和自动调节、异常报警和自动保护等。火力发电过程中很多环节需要控制，如工艺参数、设备状态、生产安全等，单纯通过人为控制既浪费人力又不能够有效保障安全，自动化技术的应用可以实现按预设程序自动操作，把操作人员从重复性的繁重劳动中解放出来，减少了人力的同时还能够有效保障安全，避免事故的发生。火电厂集散控制系统的信息通信通道已经由以前比较落后的硬手操器以及常规的显示仪表变为目前使用的计算机局域网。过程参数以及相关的控制指令通过火电厂中的局域网能够实现更加高效、快速的传输，计算机网络已经成为火电厂集散控制系统中不可分割的重要组成部分。

2 电厂热工自动化技术构成

2.1 监控和管理信息系统（SIS）

SIS 系统的作用是管理信息系统与各DCS 之间进行数据交换，SIS 系统主要实现数据采集与存储、数据分析和监控、性能计算与分析等。SIS 系统软件功能强大，电厂可以根据自身需求和实际情况启动分配不同的功能，电力企业自从SIS 系统投入运行以来，由于对软件系统不够熟悉，部分电厂启用了SIS 的数据采集、存储、打印报表等简单的功能，很多深化功能如基于热经济性分析的运行优化、以品质经济性为目标的控制优化、以提高可靠性为目的的设备故障诊断等功能都未能实施。

2.2 分散控制系统（DCS）

操作员站、现场控制站、工程师站和系统网络构成了集散控制系统结构的四个基本组成部分。除了四个最基本的组成部分外，目前的集散控制系统中加入了一些能够实现特殊功能的站，还有更加完备的信息管理网络，以满足生产管理和各种特殊参数的采集以及处理。DCS 系统是集中计算机及局域网络进行控制的系统，它的应用具有划时代的意义，它是在计算机技术的基础上发展起来的，并在局域网络基础上得以实现，将局域网打造成一个安全可靠的实时数据控制端，实现单元机组的智能化自动监控功能，DCS 系统在电力企业历经20 年的发展，在火电厂的应用已经非常广泛，目前大机组仪控大部分都选择应用DCS 系统，并且DCS系统在电力企业电厂热工自动化技术未来的发展中还会有相当大的提升空间。对应着集散控制系统的纵向分级结构形式[15]，一些不同的网络形式把各级设备连接起来，这些网络形式是：现场网络（Field Network，FNet）、控制网络（ControlNetwork，CNet）、监控网络（Supervision Network，SNet）和管理网络（ManagementNetwork，MNet）。

3 电厂热工自动化技术应用

3.1 自律控制系统的应用

自律控制系统是对电厂整体系统在同一时间内进行自律控制、及单独的子系统发生故障时进行整体系统的自律调节，以保障电厂系统的安全稳定运行，使系统故障产生的不良影响降到最低。目前电厂应用的DCS 系统在自律控制方面还存在相当大的可提升空间，目前现有的DCS 分为水平分布型系统和层次分布型系统两类，这两类系统各存在一定的缺点，水平分

布型系统具有协调性但缺乏自律控制性，而层次分布型系统具有自律控制性但缺乏协调性。未来自律控制系统的应用目标是整合现在DCS 水平分布型系统和层次分布型系统的优点，当电厂DCS 系统中任何一个独立的子系统发现故障时，自律控制系统可以第一时间判断，并自行调整工作状态，同时实现系统间的协调性和自律控制性，自律控制系统在整个电厂系统中的应用有利于保证电厂发电系统运行的稳定性。

3.2 综合自动化管控的实现

电厂是集生产与销售于一体的企业，具有生产过程复杂、技术性强、资产密集、数据量大等特点，因此未来电厂热工自动化技术的发展方向将是通过综合自动化管控来实现生产过程的管理和控制。综合自动化管控绝不局限于生产机组及仪表设备的控制，而是以电厂的经营目标为出发点，在实现热工技术自动化的同时，为电厂的管理和运营提供信息数据的自动化支撑。综合自动化管控集合了电厂的过程控制、厂级监控、管理信息数据，将电厂的生产和运营管理整合在同一平台下，以计划、实现、检查和调整的广义闭环思想使整个组织具有自优化的能力，为实现组织目标的最大化服务。

3.3 SCS 与APS 技术应用

SCS（Sequence Control System）是DCS 系统的重要组成部分，实现对机组设备的控制、联锁、保护以及顺序控制启停等功能。机组操作人员可以对设备进行单独操作，也可以将相

关设备按子组进行顺序控制启停。SCS 会给出操作提示、报警等信息，用来指导操作人员正确操作。SCS 系统一般具有功能组级顺序控制和机组级顺序控制两个层次。功能组级顺序控制只对本级有效，操作人员输入控制命令，经过系统逻辑运算，系统自动向相关设备发出控制指令，指令完成发回信号即表示本级的控制操作完成。机组级顺序控制也称为机组自启停系统（APS），APS 为最高一级的控制，当SCS 系统接受APS 的启动指令后，将机组从起始状态按照程序控制步骤和顺序启动至某一负荷，启动过程中只需设置少量断点，由运行人员确认后自动进行。

3.4 过程控制优化软件实现更高性能

SIS 系统在火电厂的应用已经相当普遍和广泛，但是目前电力企业对SIS 系统的应用并不深入，电厂只启用了相对简单的功能，如单纯的数据统计、报表打印等，更强大的深化功能都未被充分挖掘和实施，而随着电厂热工自动化技术的深入发展，以及电力行业在市场竞争中所面临的挑战，无论是在生产管控方面，还是在技术保障方面都要加强。因此未来电力企业对SIS 系统的应用将会进一步深入，基于热经济性分析的运行优化、以品质经济性为目标的控制优化、以提高可靠性为目的的设备故障诊断等更偏重于過程控制的软件功能将会被发掘和应用。SIS 系统将会结合电力生产实际需求进行二次功能开发和优化，对自动化过程控制方面的软件功能进行加强和优化，使SIS 系统的综合性更强，软件系统技术更趋于成熟，通过优化的过程控制软件将会实现更高的性能，以满足现代电厂热工自动化技术发展需要，保障电力企业的综合技术实力，使其在激烈的市场竞争中脱颖而出。

参考文献

1. 顾喜来. 电力行业热工自动化技术的应用现状与发展[J]. 民营科技. 2013（08）

2. Hiroyasu Mochizuki. Development of the plant dynamics analysis code NETFLOW++[J]. Nuclear Engineering and Design . 2009 （3）