探究火力发电中电气自动化技术的应用以及创新

吴思祺

摘 要：电力行业在网络技术、计算机技术和信息技术的完善下不断发展，我国在主力机组的选择上也采用了参数高、容量大的火电机组，在监控、管理上，实现网络化和信息化。电气自动化技术在火力发电厂中得到了很好的应用，机组的潜力不断发掘出来，形成电、机、炉一体的监控管理系统，火电发电厂在运行和管理上的成效得到明显提高，其自动化水平和最终效益也不断提升，竞争力日益加强。该文通过分析电气自动化技术在火力发电中的应用，探讨有效的创新方法。

关键词：火力发电 电气自动化技术 应用 创新

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（a）-0043-02

火力发电中所应用的电气自动化技术，也称ECS系统，电气自动化是发电厂的新兴领域，是近几年来关注的焦点问题，这一技术的侧重点在于自动监控火力发电厂的电气系统，实现控制、保护和分析发电厂内部耗电中低压电气系统的目的[1]。就目前情况来看，电气自动化技术在火力发电中的应用比较广泛，网络化和信息化是其特有优势，一方面扩大了电气信息在发电厂中的应用范围，另一方面，提高了自动化技术在发电厂中的应用水平，电气控制在安全性和可靠性方面也不断加强。

1 基本作用

1.1 提高效率

我国总体用电量随着居民生活水平的提高，呈现日益上升趋势。根据近几年的发电效率而言，发电量明显无法满足居民用电量，特别是夏天分时段的供电，严重影响了居民的正常生活。随着家用电器的增加，居民用电量也日益攀升，电力厂相应的发电要求也随之提高。传统发电系统存在的问题，严重影响发电量和发电效益的提高，致使居民用电要求无法得到满足。而电气自动化技术在火力发电中的应用，有效提高了发电效率，解决了这一问题[2]。电气自动化技术通过收集有用数据进行分析，制定出具体可行的实施方案，在运行时间的强度方面做好有效规划，在满足居民用电的同时，减少发电过程中产生的资源浪费。

1.2 降低成本

煤和石油是传统的发电材料，发电技术落后，很难完成发电强度的准确分析，对发电量的控制也存在问题，容易出现发电过多或不足现象。另外，由于人工操作的原因，也存在资源燃烧不充分所造成的浪费问题。而电气自动化技术可以使用计算机软件，准确算出资源充分燃烧所需的时间，大大提高资源的使用效率。在火力发电中使用电气自动化技术，既能提高发电厂的发电效率，也能满足居民在用电量方面的需求。在降低发电成本的同时，更好地实现了电量供应目标。

1.3 优化配置

合理分配资源是火力发电过程中的重要内容，需要重点注意。发电厂内设备比较多，为达到供电要求，通常需要长时间的同时运转。而发电设备作为机械，有一定的运作限度，运转时间过长或进行超负荷运转，都会影响设备的运作效率，严重情况下会损坏设备。而电气自动化技术可以准确计算出设备所需运转时间，在出现超负荷情况下可自动停止，待设备冷却后再进行运转。因此，发电设备在电气自动化技术下可以进行轮流休养，设备的运转效率得到提升，使用年限也得到有效保障。另外，电气自动化技术可以对设备故障进行报警，及时提醒管理人员发现并解决问题。以往数据的输入可以实现对设备的人工模拟操作，最大程度提高设备的使用效率。

2 应用现状

在设备保护方面的应用。电气自动化技术在设备保护方面的应用包括联锁保护、装置保护、继电保护和防雷保护。电气自动化技术在设备出现异常情况时，会及时关闭闸门，使故障设备停止生产运行，对设备进行有效的联锁保护。电气自动化技术能够协调搭配火力发电厂中的危机保安器、安全门等保护装置，在排除外因干扰的前提下，完成电气操作运行指令。继电保护是通过连接计算机和继电器，构建自动化的控制模式，实现继电器在火力发电厂运行过程中的有效调控。电气自动化技术对电力设备的保护控制，通过使用防雷器，减少雷击对电机设备产生的干扰。

在常规控制方面的应用。电气自动化技术在常规控制方面的应用有集中控制、就地控制、自动控制和故障控制。在集中控制中，电气自动化技术有效组合了发电机组、炉锅和汽轮机，实现了控制操作的集中化，设备运行效率得到明显提高。就地控制是针对规模相对比较小的火力发电厂采用的控制方式，通过连接重要设备及装置，实现设备的整体运行[3]。自动控制即自动化的电能生产，在减少设备运行错误的同时，电能生产的难度也相应降低，电能产量与经济效益也得到提高。在故障控制中，技术人员只需通过计算机监控运行设备，可以及时发现设备故障并解决。对于比较小的设备故障，系统可根据操作指令自动进行处理。

3 系统配置

3.1 I/O监控

I/O监控是一种集中监控方式，设备中电器的所有馈线都需要设置对应的I/O接口，通过电缆连接各个I/O通道，设备在进行A/D处理后进入DCS状态，由此使整个发电工厂的设备处于DCS的监控之下。I/O监控在运行过程中，方便进行维护，问题发现和解决速度快，优势明显。相对比较低的监控防护等级，降低了DCS的造价，也有效降低了发电所需的成本。而I/O监控所涉及范围包括所有电气设备，工程量大且比较复杂。电气设备的增加，无疑会加大监控范围，致使监控运行压力增加。监控范围以及空间跨度的扩大，也相应增加了电缆的距离，DCS的可靠性受到一定程度的干扰。

3.2 远程智能I/O控制

远程智能I/O控制，作为一种监控技术，在生产中的应用领域比较广泛。远程智能I/O控制的采用，相对减少了人力资源的使用，操作人员可在远程接触中实现对电气设备的智能控制，有效缓解了操作人员的工作压力，降低了工作强度。火力发电过程中，I/O信号通过电缆连接加采集柜，利用光纤或者双绞线实现加采集柜与DCS控制器的连接，从而进行数据传输。远程智能I/O控制不需要操作人员进行近距离接触，在电缆铺设方面节省了部分安装费用。另外，I/O控制可以自动对所收集数据进行检查、处理和校正。而在电量变送器、卡件和模拟量卡件方面，I/O控制也无法减少。

3.3 总线控制

总线控制技术在电气设备上的应用，通常需要利用3G技术来实现，通信技术、计算机技术和控制技术三者的配合和促进，是信息技术和网络技术在设备控制领域有效发展的重要基础。总线控制技术通过避开DCS控制站中的输入、输出单元，改变了传统DCS控制中的集中和分散相结合控制体系。传统集散结合的控制模式，在部分电气设备的管理上是统一进行的，缺乏针对性和及时性。而总线控制技术，有效解决了这一问题，对电气设备进行高度的分散管理和分散控制。

4 创新手段

4.1 单元炉机组的统一

电气自动化技术在火力发电应用中的创新，需要实现发电厂电、机、炉的一体化，形成单元制的监控运行方式。火力发电厂中的DCS控制可通过这种监控方式，分析和总结火电机组整体的运行参数以及状态信息，发掘火电机组的最大潜力，其自身独具的控制功能在得到发挥的同时，也在一定程度上缩小了控制范围，对监控系统进行了相应的简化，有效降低了造价成本[4]。另外，在采集火力发电中有关电厂信息管理系统的信息方面，统一单元炉机组有重要的促进作用，实现了火电电网运行管理的统一和加强，中调AGC的相关要求和指令也逐一完成，电网工作效率提高，整个运行处于最佳、最经济状态。单元炉机组的统一，有效提高了火电机组的自动化水平，其监控水平也得到相应提升。

4.2 控制保护手段的创新

在传统火力发电中，系统控制方式是报警，联锁是其采用的保护手段，而这种控制保护手段，仅仅适用于带有波动性的超限报警和联锁跳机。电气自动化技术的创新应用，通过计算机技术实现控制和保护目的，在检测电气自动化系统运营、诊断出现故障的过程中，火电设备系统的隐患能够提前被发现，控制保护策略也可以及时进行改善，如主动性的控制和保护措施的采用，可以自动调整系统故障的控制范围，实现有效的防范，从而保证电气自动化系统的正常运转。此外，控制保护手段的创新，也使电气自动化系统在设备维护上处于主动防患状态，设备出现的故障能够及时发现和处理。

4.3 电气的全通信控制

就目前情况来看，电气自动化系统在火力发电中的应用，还无法达到DCS控制系统的要求，在DCS控制系统基础上实现的电气全通信控制方式也无法得到满足。通信的速度以及系统的可靠性都需要有一定的提升，而DCS控制系统与电气自动化系统之间所存留的部分硬接线，也是需要解决的问题[5]。电气全通信控制模式的形成，需要解决好热工工艺连锁方面的问题，在实际应用上提高电气后台系统的水平，对于初期阶段的基础运转监控功能，还需要不断丰富，在实际操作过程中，提高电气自动化系统控制的逻辑性，在控制水平、运行管理水平以及自动化水平方面不断提升。

4.4 通用网络结构的构建

在电气自动化系统成功生产运营过程中，通用网络结构的构建有重要的推动作用。电气自动化技术在火力发电中的创新应用，需要选择合适的网络通讯产品，能够在扩展自动化办公环境的基础上，实现元件甚至电气自动化系统整体范围内的使用，以电厂管理层为基础，发挥对现场设备的监控功能，保证计算机控制系统、管理系统以及控制设备之间信息传输的畅通性，实现整体集中运行的自动化。

5 结语

火力发电作为我国电力结构的主要部分，在持续发展和应用创新方面需要不断努力，而电气自动化技术在火力发电中的应用和创新是重点。电气自动化技术的推广，需要根据实际应用情况，了解相应的应用问题，并不断改进和创新应用方法，节省生产费用，提高生产效益，满足发展需求，促进我国经济的持续、稳定发展。

参考文献

[1] 明志新，陈剑.电气自动化技术在火力发电中的应用[J].科技向导，2013（23）：286，337.

[2] 赵杨，丁宝峰，杜翠女，等.浅谈电气自动化技术在火力发电中的创新与应用[J].硅谷，2011（3）：93-94.

[3] 李静.电气自动化技术在火力发电厂中的应用与创新[J].中国高新技术企业，2013（4）：52-54.

[4] 刘鑫，韩文愈.火力发电中电气自动化技术的应用探讨[J].科技创新与应用，2013（26）：168.

[5] 袁帅，丰鹏海，吴焕清.电气自动化技术在火力发电中的创新及应用[J].科技创新与应用，2012（34）：14.