发电厂电气自动化技术的应用分析

王加滨

（龙矿集团热电有限公司，山东 烟台 265700）

0 引 言

发电厂是电力供应的重要组成部分，其电气化程度越来越高，对于保证电网稳定运行、提升电能利用效率具有非常重要的作用。本文主要论述了发电厂中电气自动化技术的实际应用情况以及未来的发展。

1 发电厂电气自动化系统概述

1.1 发电厂电气自动化系统的组成

发电厂电气自动化系统主要由以下几个部分构成。（1）现场控制层。该层是指在发电厂中设置的各种设备和仪表等硬件设施，通过这些设备对现场进行实时监测、数据采集以及控制操作等工作。（2）过程监控层。该层是指利用计算机软件及网络通信技术实现对发电厂各个环节运行状态信息的收集与处理，并将其上传至远程服务器或上位机进行显示、报警等功能。（3）管理决策层。该层是指运用数学模型、人工智能算法等方法对发电厂生产运营情况进行预测、诊断、优化调度等工作，为企业提供科学化、智能化的辅助决策支持。

以上3 个层级相互独立又互相联系，共同完成发电厂电气自动化系统的各项任务。发电厂电气自动化系统的结构如图1 所示。

图1 电气自动化系统结构

从图1 中可以看出，发电厂电气自动化系统包括多个子系统，每个子系统都具有不同的功能，且各司其职，只有协同配合，才能确保整个系统正常稳定地运转[1]。

1.2 发电厂电气自动化系统的功能

（1）实时监控。在发电厂中通过对电气设备进行实时监测和控制，可以实现对整个生产过程的全面掌控，及时发现并解决问题，确保电力供应的稳定性和可靠性，还能够提高工作效率、降低成本，为企业创造更大的经济效益。

（2）故障诊断与预测。利用先进的计算机网络技术以及人工智能等相关技术手段，结合实际运行情况及历史数据信息，建立一套完善的故障诊断模型和预测体系，可有效地避免因设备故障而导致停机停产所造成的损失。

（3）优化调度。将电气自动化技术与其他相关专业领域相融合，如热工、水力、燃料等方面，形成一个综合性的优化调度平台，从整体上对发电厂内各个机组及其他辅助设施进行协调管理，最大限度地发挥其效能，减少不必要的能源浪费。

（4）远程控制。基于现有的通信网络基础设施，采用先进的网络通信协议和软件架构，构建一套高效稳定的远程控制系统，使得用户能够随时随地对发电机组进行启停、调节功率等操作，方便快捷且安全可靠。

1.3 发电厂电气自动化系统的发展趋势

随着科技水平不断提高，发电厂电气自动化系统也在逐步完善和改进，未来的发展方向如下。

（1）智能化。目前发电厂电气自动化系统已经具备了一定程度上的智能化特点，但是还需要进一步提升其智能化水平。通过引入人工智能、物联网等先进技术手段，可以实现对电气设备运行状态实时监测与诊断，从而更好地保障电力生产安全。同时，利用大数据分析技术，可以深入挖掘潜在故障信息，为维护人员提供更为准确的判断依据。

（2）模块化。发电厂电气自动化系统涉及多个子系统，因此将来可能会出现越来越多的独立功能模块。这些模块之间相互独立且具有较高的可扩展性。这种模块化设计不仅有利于系统升级和扩容，还有助于降低系统复杂度并减少维护工作量。

（3）网络化。现代社会已经进入了互联网时代，人们对于网络通信的依赖程度日益加深。因此，发电厂电气自动化系统应该充分利用现有通信设施，将各个分散的控制站或终端节点连接成一个完整的信息网络，以便实现数据共享和远程监控。

（4）绿色化。传统的火力发电过程中存在大量的能源浪费现象，如化石燃料燃烧所产生的二氧化碳排放等。因此，发电厂电气自动化系统应该充分考虑环保因素，采用高效节能的新材料和工艺，尽可能地减少污染物的排放，推动清洁能源的开发和利用。

2 发电厂电气自动化系统的应用分析

2.1 应用现状

由于受我国地域广阔、资源分布不均等因素影响，各地区发电厂之间存在较大差异。如南方地区相对于北方地区而言，经济较为发达，因此其发电厂电气自动化技术应用程度要高于北方地区。同时，不同类型的发电机组所适用的电气自动化技术方案有所区别。发电厂电气自动化技术还有待加强与其他相关领域的融合与协调。如将电气自动化技术与计算机网络技术相结合，可以实现远程监控、故障诊断及设备维护等功能，从而有效提升整个发电厂运行效率和安全性能。此外，电气自动化技术应当积极探索与其他新能源技术（太阳能技术等）的有机结合方式，以便更好地适应未来可持续发展趋势。发电厂电气自动化技术在实际应用过程中还面临诸多挑战和困难[2]，如部分发电厂仍然采用传统的继电保护装置进行故障检测和控制。这种方法不仅容易出现误判情况，还会增加维修成本。为了解决这些问题，需要不断完善电气自动化技术体系，提高其实用价值和可靠性。

2.2 应用效果

发电厂电气自动化系统具有以下几个方面的显著优势。

（1）提高电力生产效率。通过使用电气自动化控制技术，可以实现对发电机组、变压器等设备的自动监控和调节，从而使得这些设备能够按照预定计划稳定运行，避免因为人为因素导致故障停机，进而提升整个电网的供电可靠性。

（2）降低人工操作难度。传统的火力发电过程中需要大量的人力投入燃料管理、机组启停以及维护保养等工作，不仅耗费时间精力，还存在一定的安全风险隐患问题[3]。而采用电气自动化控制技术后，可以将上述各项工作都交由计算机程序来完成，减少了人员干预，降低了误操作率，保障了工作人员的人身安全。

（3）有效节约人力资源成本。相较于传统的手工作业方式，电气自动化控制技术所需的人力资源更加有限，只需要配备相应数量的专业人才即可，降低了企业的运营成本开支。此外，电气自动化控制技术具备良好的扩展性能，可以与现有的信息化系统进行无缝对接，进一步优化资源配置，提高经济效益水平。

2.3 应用问题

实际应用中，发电厂电气自动化系统也存在一些问题。

（1）硬件方面的问题，主要表现为设备老化、线路连接不牢等情况。这些问题会导致电气自动化系统出现故障或运行不稳定，从而影响整个发电厂的生产效率和经济效益[4]。

（2）软件方面的问题，主要包括操作人员技能水平不高、管理不到位等。如果不能及时解决这些问题，将会对电气自动化系统的正常使用造成困扰。

（3）有些发电厂缺乏足够的资金投入，无法保证电气自动化系统的更新换代以及维护保养工作的顺利进行。

针对以上问题，需要采取相应措施加以改进和完善。例如：加强对设备的检修与维护力度，提高相关从业人员的专业素质；加大投资力度，确保电气自动化系统能够持续稳定地运行等。只有这样才能更好地发挥电气自动化系统的作用，实现发电厂高效、安全、可靠的运营目标。

2.4 应用建议

发电厂电气自动化系统进行实际应用时，需要注意以下几点。

（1）加强人员培训。通过定期组织专业技能、安全意识等方面的培训活动，提高相关工作人员的综合素质和业务水平，确保其能够熟练掌握并运用该系统各项功能。

（2）优化设备配置。合理选用先进、适用的电气自动化设备，充分发挥其性能优势，同时结合现场环境及生产需求，灵活调整设备布局与参数设置，以达到最佳运行效果。

（3）强化信息化管理。将电气自动化系统与其他信息管理系统相融合，实现数据共享、实时监控、故障预警等目标，为企业决策提供科学依据。

（4）注重维护保养。建立健全完善的设备检修制度和日常巡检机制，及时发现并处理各类异常情况，保证系统长期稳定运行。

3 发电厂电气自动化系统的优化

3.1 提高继电保护装置的可靠性

继电保护装置是发电厂中不可或缺的设备，它能够确保电网的安全运行。然而，传统的继电保护装置存在一些问题，如灵敏度不高、动作时间长等。因此，为了保证发电厂的正常生产和电力供应，需要对继电保护装置进行改进升级，以提高其可靠性。具体来说，可以从以下几个方面入手。

（1）采用新型元器件。随着科技水平不断提升，越来越多的新型元器件被广泛运用于继电保护装置中。这些元器件具有体积小、重量轻、性能稳定等优点，能够有效地提高继电保护装置的可靠性。

（2）增加备用电源。当主供电源出现故障时，备用电源会自动启动，确保整个发电厂的用电需求得到满足。

（3）加强维护管理。定期检查继电保护装置各部件是否正常工作，及时发现并处理潜在隐患，避免因元件老化或损坏导致保护装置误动或拒动[5]。

3.2 提高电力系统的安全稳定性

在实际运行过程中，各种因素（设备故障、环境变化等），都可能导致电力系统出现异常情况。为了保证电力系统能够正常运行并且保持其稳定状态，需要不断地对现有的电力系统进行改进和完善。具体而言，可以从以下几个方面入手。

（1）加强对电力系统的监测工作。通过实时监控电力系统各个环节的运行状况以及各类参数指标的变化趋势，及时发现问题并采取相应措施予以处理，确保电力系统处于良好的运行状态。同时，应该建立健全的预警机制，当某些指标超过预设范围时，自动发出警报信号，提醒相关人员注意。

（2）采用先进的保护装置。针对不同类型的电力设备，选择合适的保护装置，避免因设备损坏而引起电力事故。

（3）强化维护保养力度。定期检查和维修电力设备，更换老化部件，防止设备原因出现电力事故。

（4）合理规划电网布局。结合当地用电需求及负荷特性，科学设计电网结构，减少电能损耗，降低线路故障率，提升电力系统的可靠性与稳定性。

3.3 提高电力系统的经济性

采用先进的电气自动化技术可以显著降低发电厂的运营成本，并且通过使用最新的设备和软件，可以更有效地管理电网，确保其安全可靠地运行。此外，采用新的控制策略可以显著减少能源消耗，节省大量资金。电气自动化系统具有高效、可靠、安全等特点，有助于提高整个电站的生产效率，增加企业利润。对一个追求盈利最大化的企业而言，电气自动化是必不可少的一项投资。

为了进一步提高电气自动化系统的经济效益，需要加强对现有设备的维护保养工作。定期检查和维修设备不仅可以延长设备寿命，还可以避免因故障停机带来的损失。另外，应该不断改进控制算法以适应不同的工况条件，使得系统始终保持最佳状态。

4 结 论

发电厂电气自动化技术的应用已经成为当前电力行业发展的必然趋势，在实践过程中应该充分认识存在的问题并加以解决，以便更好地推动我国电力事业健康有序发展。