探析电气工程及其自动化技术在发电厂的应用

孙孝文

（陕西煤业化工集团有限责任公司，陕西西安 710000）

0 引言

人们对于新型能源的需求，使得各种自动化、智能化技术逐渐应用于各种电气工程项目中。在发电厂发电运行环节，有效利用电气工程及其自动化技术，能够实现发电项目管理效率质的飞跃，充分激发发电厂运行管理潜力。英、美等发达国家，每年都会投入大量资金进行电气工程及其自动化技术研究，而我国在这方面的科研起步较晚，虽然取得一定成果，但同世界顶级水平仍有一定差距。

1 电气工程及其自动化技术概念介绍

电气工程是指将电子、光子相关的现代信息工程，而电气工程及其自动化技术是指一切与电气工程相关的网络计算机应用领域，包括发电站、电网调度等项目，结合多领域在电气工程建设工作方面的预期效果，切实提高电气工程运行管理效率。实际应用环节，电气工程及其自动化技术有着较强的实践性，工作人员需要具备较为专业的知识应用背景，并且具备一定的训练才能够上岗就业。只有这样，才能够发挥其应用管理的时效性，有效加强电力电子技术与网络通信技术、机电一体化等技术融合[1]。

2 电气工程及其自动化技术在发电厂的应用现状

科学技术水平的发展推动了电气工程及其自动化技术应用水平的不断提高，自动控制领域越来越广阔，有效降低发电厂人工作业管理时存在的安全隐患。但这也对发电厂自动化技术水平有了更高要求，尤其在网络安全、断电保护等方面，更要注重区域网络的安全性管理，提高网络通信的保护措施。电气工程及其自动化技术的应用范围较广，使得不同发电厂对于电器设备的选取参数及运行状态要求不同，不同设备之间存在一定的兼容性问题，降低了电气工程设备的二次利用率，增加成本支出。此外，电气工程自动化技术的运作不可避免需要大量的能源支持，若没有充足能源支撑，将无法实现其在发电厂作业中的正常工作状态，因此，如何在设计环节完成电气设备及其自动化节能应用，是一个重要研究项目。

3 电气工程及其自动化技术在发电厂的应用措施

3.1 构建通用网络服务

发电厂自动化控制环节，通用性网络结构是一种重要的运行服务项目，实现通用性网络结构优化能够有效提高发电厂运行效率，从而构建发电厂最优化管理模式，实现发电厂自动化运行目标。电气系统自动化技术的应用，能够在发电厂日常工作环节完成数据采集分析工作，可以在不同自动化设备之间设置隔离棒，用来实时采集相关组件信息数据，如系统模拟、开关控制、脉冲调剂等项目，都属于这个处理范畴。传统自动化技术在发电厂发电应用环节，要求系统在完成DCS相关要求的同时，对相关控制问题进行优化处理，这就造成发电厂自动化系统与DCS系统之间的部分硬接线效果较差，无法保证后期控制管理效果。而通用性网络服务管理模式的应用，可以借助多层连锁报警的方式，实现发电厂自动化控制，从而实现连锁跳机的保护作用，有效控制机体波动性。借助发达的网络通信技术设备，在不同部门之间创建较为高效的信息传递渠道，保证上级系统的所有指令都能被传送到每一个分机系统中，并进行相应的分析处理。电气工程及其自动化技术在发电厂中的应用，能够很好地对设备进行保护，提供相应的系统化保障服务，保证发电厂正常运行，提高整体项目的安全性。

3.2 实现动态无功补偿

动态无功补偿模式又被称为静止同步补偿器，如图1所示，其补偿效果是早期的电容器、同步调相机无法媲美的，具有较高的补偿效率。电气工程及其自动化技术在发电厂的应用过程中，能够建立并保障网络通信系统的工作稳定性，有效延长发电厂的使用寿命。其核心技术主要分为静止无功补偿器（Static Var Compensator，SVC），如图 2所示，和静止无功发生器（Static Var Generator，SVG）两种装置，但近年来SVG技术的不断发展，使其逐渐取代了SVC的市场地位。借助计算机系统软件实现发电厂设备联网管理需求，克服不同厂商设备之间的兼容性调节问题，在实际工作中，动态无功补偿模式可以根据发电厂电压调节需要，控制调节速度及精度要求。以SVG为例，其动态无功补偿原理是通过改变发电厂的电压，通过系统指令进行发电厂机械设备运作方式的控制效果，实现电压增幅的变化，完成无功功率的使用目的。

图1 动态无功补偿设备

图2 静止无功补偿器

虽然现阶段没有对所有发电厂进行强制性全容量SVG要求，但要自觉加装动态无功补偿设备，随着发电厂作业过程中电气工程及其自动化技术的应用普及，逐渐加强对电网动态无功补偿必要性的深入认识和规范修订，未来安装SVG可能成为大型并网建设必然要求。应用SVG中的同步锁相、蓄电池以及SPWM等技术，保证发电厂电气工程及其自动化技术管理工作中，负荷转移工作的顺利完成，并具备一定的预警故障诊断功能。一旦发电自动化设备之间的连接出现间隙，此时可以使用中压配电的模式，大幅提高电气工程内内动态无功补偿控制力度，保证发电工作效率[2]。

3.3 电网自动调度应用

电网自动调度应用主要针对发电厂运行过程中的各个环节的管理和控制，电气工程及其自动化技术的合理应用，是现代发电厂发展的重要方向，在进行发电厂自动化改革研究工作中，不能忽视其自动调度的管理作用。电网调度作为发电厂自动化应用中的常规工程，其任务完成条件是具备一台将所有电子设备进行连接的高效处理计算机，并配备相应的网络处理条件，例如，一台大显示屏能够有效提高发电厂电网调度服务器处理效率。在这种工作环境下，传统的人工调度模式将会被自动化调度模式取代，结合发电系统中的网络处理，实现发电厂与调度中心之间的需求合理分配，从而实现电网自动调度功能。作为电器工程项目中的重要一环，电网自动调度能够对所有发电厂运行设备进行控制，同电气工程运行质量有着重要关系，逐渐摆脱人工作业束缚。强调发电厂相关数据的自动化整合及自动化收集，并将相关数据进行有效调度，从而适应发电市场发展需求。

3.4 革新发电厂保护手段

常规发电厂的系统控制方法都是相互连接的，在这种管理模式下，发电厂报警系统只能够在设备锁定时才能被触发，并且需要超过相应时间限制条件才能够发挥作用。由此可见，这种传统发电厂控制装置的应用空间极其有限，不能够进行复杂情况的报警工作处理，无法进行有效的故障处理。在《大型风电场并网设计技术规范（NB/T 31003—2011）》中对于发电厂电压范围有着明确要求：并网点电压要在额定电压-4%～+8%之间，若不处于这个区间内，则无法保证发电厂的发电调节效率。而电气工程及其自动化技术在发电厂的应用，能够有效控制整个发电系统的误差，有效提高发电厂电气性能，完成机器设备、发电火炉、控制电源等系统项目的综合控制。在这种控制模式下，能够帮助发电厂收集所有电器设备使用数据，包含电压变化、电量输出、有功功率浮动变化等，及时对相关发电信息进行处理，并制定相应的应对措施[3]。

4 结论

电气工程及其自动化技术的应用，有利于实现发电厂作业标准统一，可以通过建立电气工程自动化模型等方式，加强对发电厂内部设备的控制管理。打破传统发电管理模式下的发展禁锢，体现了现代科学技术发展的重要意义，实现自动化技术的进一步升级创新。确保电力系统工程的安全、稳定运行，有效控制资源的利用效率，减少资源的浪费，降低人力资源和时间成本的投入，将产生的经济效益用于提高发电厂工业技术竞争力，提高经济利润。