我国火力发电厂自动化技术的发展以及前景展望

陈金壮

摘要：近年来，由于我国的社会经济和科学技术的飞速发展，我国火力发电厂也得到了进一步的发展和完善。本文通过分析和研究火力发电厂中的电气自动化控制系统，提出其中的不足之处。当前形势下，在提升火力发电厂的自动化水平以及充分利用人力资源、改善工作效率的前提下，应该更好地对自动化技术进行更新和完善。

关键词：火力发电厂；自动化技术；发展

火力发电是一个较为复杂的综合生产过程，而电力系统在人们生产生活中得作用非常大，对社会经济的发展有着直接的影响。现如今科学技术的快速发展，也使得火力发电厂中的发电设备等更加高科技化，但是控制系统的日趋完善暴露出了人工操作所存在的问题，它已经不再符合现在庞大而复杂的电力调度工作的要求。

1火力发电厂自动化控制系统的分析

电力体制改革以及电力市场化的要求双重的推动力，促进着电力建设的一再发展，这就需要电厂大力引进现代化的自动化产品以及自动化技术，只有在综合层面上提升了火力发电厂的自动化水平，才能使得电力行业的信息化和数字化走上新的一个层次。

1.1火力发电厂已有的自动化控制系统及分析

20世纪末期的火力发电厂，电气控制系统主要是用I/O形式的信息输入进机组的DCS系统中，这种模式是以I/O模件作为硬连接模式，并通过DCS建立单独的电气控制器，其系统框架如图一所示。此外火力发电厂中已有的还有ECS系统，主要是由独立的电气自动化设备完成，这种控制系统具有现场反应速度快、控制性强、模式成熟以及观察直接等优势，其典型结构如图二所示。但是计算机技术的发展以及通信技术的日益成熟，大数据时代的到来使得接入量数量急剧增加，设备条件跟不上技术的发展而严重受限，不仅无法实现自动化，而且还在一定程度上对火力发电厂的工作效率产生了影响，急需改进和完善。还有一种自动化控制系统，是火力发电厂中现场总线技术，其控制网络的组成是以火力发电厂中的工艺环节为依据的，同时结合了DAS模式这种主要硬接线的电气控制系统，它通过现场总线就可以实现电气线管信息的采集与控制。并且ECS可以通过通信网关向其他火力发电厂中的子系统，包括输煤以及SIS等辅助车间系统传递电气相关信息。这种电气控制系统不仅在各个大型火力发电厂中的自动化系统以及控制层中广泛利用并取得了较好的效果，还被应用于变电站、水电站中，得到了广泛的推广和应用，但是它也存在缺陷，在管理故障中会呈现出自身的局限性，同时在现场间隔层中通信网络会出现节电有限的情况，导致传输效率低下，并且网络拓扑结构不合理。

1.2以太网技术在电子自动化控制系统中的运用

微电子技术的发展帮助了电气综合保护与测试设备功能的完善，使它拥有了众多功能，例如基于交流收集信息的保护与滤波、测量以及通讯等，这些测试功能都和以太网技术关系密切。以太网具有成本低、容量大、传输速度快等众多优点，这些优点正好可以弥补以往传统的控制系统中的不足之处，所以火力发电厂中必定会更加广泛的运用以太网技术。一般来讲在火力发电厂中的自动控制是由通信方法输入进DCS系统中实现的，而通过在现场的占空层与间隔层中间设置工业以太网，就可以实现双光纤模式的以太网通讯，对于控制系统的传输效率有一定的提升。现如今大部分的火力发电厂都已经采用了以太网技术并实现了自动化控制，其体系结构如图二所示，在经过长时间的发展后，以太网电气自动控制技术也发展的越来越成熟，将传感、采集和执行形成了一个整体的深层次的控制，这种配置结构具有众多优点，它实现了DCS和ECS之间的融合，降低了投资成本的同时实现了系统自动化。

2火力发电厂自动化控制系统的运用

对于火力发电场中的自动化控制系统，除了要进行改革、创新和完善以外，还要将现代化技术运用其中。大部分火力发电厂中的自动化控制系统在实践操作的时候，都十分重视机电一体化，并且自动化控制系统对于保证火电机组的安全以及高效运行有着重要意义。另外科学技术的快速发展催生了多种自动检测设备，例如火焰图像检测器、光纤传感器以及软技术测量等，也使自动化控制层面获得了诸如MAYLAB仿真、智能控制等新型技术的支持，实现了由机器代替人工的目的，更好地保证设备安全运行。

2.1自动化控制系统中应用自动化控制技术与设施

由于火力发电厂中热量控制目标数学模型十分的复杂并且难以测量，使得众多学者继续深入研究智能控制方面，目前我国的火力发电厂中的自动控制系统一般是模糊控制和专家系统。火力发电厂对于安全的要求是非常高的，所以通常来说自动化生产的工作人员以及控制系统的分析和研究人员也无法进行实地操作，通常是依靠仿真系统来进行训练，容易造成投资成本、安装费用和维修费用超标的情况。MATLAB软件可以通过提升大中型火力发电厂机组热工的自动控制系统，来实现调试速度的提升，更好地推进火力发电厂中自动化控制系统的控制优化过程。

2.2自动化系统中运用自动检测技术和设备

以往的光纤传感器中包含的是半导体光纤式温度计，这种仪器通常是用来测量超高变压器中的热点温度的，由于变压器的线圈中过热的温度很容易造成最热电绝缘老化，情况不严重时仅仅是变压器损坏，情况严重时可能会因此产生重大的事故。所以通过运用现代化的新型技术，可以提高变压器的使用率和经济效益，使其得到更充分的运用并且在最佳状态下运行，这不仅保障了变压器的安全，还为系统中其他设备顺利工作提供了保障，这也是自动化的重要步骤之一。

2.3火电厂中辅网一体化控制系统

为了能够更好地控制水、煤、灰，火电厂多会使用DCD与PLC一体化I/O集控组网系统，来将区域分散控制和总集控室配合使用，有效地调节水、煤、灰的控制和使用。同时伴随着科技的发展，火力发电厂中也投入了众多辅助系统来帮助提升工作效率，例如水质监控系统、煤质监控系统、燃煤掺烧智能系统等。

结束语：

现阶段DCS系统正在发展中，一方面是技术深度方面的发展，DCS系统正在逐步变得更智能，同时还引进了众多自适应和自学习的控制方法，例如模拟生物视觉、听觉和触觉，依靠自动对比图像和文字、自动识别语言来进行进一步的感知信息推理；另一方面是广度，也就是逐步变为大系统以及管理控制一体化，同时由单一的过程和对象进行的传统局部控制转向整个工厂或者单位来进行发展，甚至可以对那些大规模的复杂系统进行综合控制，例如生态平衡、环境保护、国土利用等。综上所述，在火力发电厂中运用自动化控制技术和设备，既能达到节约能源的目的，还可以提升其运行效率，更好地为我國人民提供高质量的电能。

参考文献：

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