論電氣自動化技術在火力發電中的創新與應用的論文

論電氣自動化技術在火力發電中的創新與應用的論文

論電氣自動化技術在火力發電中的創新與應用的論文

引言：火力發電中的電氣自動化系統，是發電廠電氣自動化領域

近幾年來新型的熱點與焦點，其側重于對火力發電廠電氣系統的自動

化監控，實現對發電廠內部用電中低壓電氣系統的保護、控制和分析

等。目前，電氣自動化技術已經在火力發電系統中得到了廣泛的應

用，其利用自身特有的信息化和網絡化系統優勢，不僅促進了發電廠

電氣信息的廣泛應用，也提高了發電廠的自動化運行水平，增強了電

氣控制的平安性和可靠性。

1、火電廠自動化控制系統的組成

火電廠自動化控制系統包括有發電廠電氣自動化和機爐熱工自動

化兩大系統。但是由于火電廠過程控制的復雜性，機爐熱工自動化系

統內就含有多個復雜控制的子系統，每一個子系統都是相對獨立的DCS

／FCS系統。例如單元機組協調控制系統、爐膛平安監控系統、數字電

液控制系統、汽輪機監測儀表系統等；而發電廠電氣自動化系統包括

有發電廠電氣監控系統和發電廠網控自動化系統(NCS)，這兩個子系統

也是相對獨立的DCS／FCS系統。發電廠電氣監控系統包括發電機組監

控系統(一臺發電機組配一套監控系統)和公共局部系統。每套發電機

組監控子系統相應配置有發變組保護、濾波、同期、勵磁、直流、UPS

等保護測控裝置。公共局部有高壓和低壓廠用電保護測控裝置及廠用

電快切換裝置等。另外，ECS和機爐DCS監控系統分別通過網關與SIS

廠控級相連。

2、傳統DCS技術應用于廠用電氣自動化系統時存在的問題

(1)因為ECS納入DCS后，控制系統的輸出點與AC220V、AC380V

電壓串入DCS系統中，就會可能燒壞大批弱電設備。因此需要設計人

員在設計中充分考慮到強、弱電的隔離問題。同樣的，在施工過程

中，施工人員也要注意這個問題，防止燒壞設備。

(2)DCS控制軟件在用戶權限、權限分級可以做得很細致、到位，

但是在操作監護上缺乏足夠的認識，需要在設計聯絡會上明確提出：

要求DCS廠家必須具備ECS操作時所必須的由監護人員確認的程序。

(3)目前主流DCS控制程序的掃描周期在100—200ms左右，達不

到電氣保護動作、高壓廠用電快切、通氣和勵磁調節的要求，所以ECS

納入DCS控制后，必須保存繼電保護裝置、高壓廠用電快切裝置、勵

磁調節裝置和自動同期裝置等，確保這些功能的準確性、可靠性和靈

敏性。

(4)由于DCS設備安裝、調試等工作在工期上一般要晚于用電送

電，所以ECS納入DCS控制后，在廠用電設備安裝調試的同時開展了

DCS中的ECS局部的安裝調試，使其投運在廠用受電前，另外，還需要

注意DCS的機柜室、操作室的土建工程也必須同步或提前完成。

電氣自動化技術在火力發電中的系統配置主要可以分為以下三種

形式：集中監控方式、遠程智能方式和現場總線控制系統(FCS)方式。

1)集中監控方式

集中方式。是將電氣的各饋線在現場設置現場設備接口，通過硬

接線電纜與集控室通道相連，經處理后進人DCS組態，實現DCS對全

廠電氣沒備的監控。這種監控方式優點是速度對應快、運行維護好、

監控站的防護等級低，從而使DCS的造價下降，但由于電氣設備全部

進入DCS監控，隨著監控對象的大量增加使DCS主機冗余的下降，電

纜數量巨大，控制樓面積大，長距離電纜引進的干擾可能影響DCS的

可靠性。

2)遠程智能方式

遠程智能方式是在數據采集較集中且離控制室較遠的現場設立遠

程采集柜(即現場轉換機柜)，現場設備信號通過硬接線電纜與加采集

柜相連，加采集柜與控制室DCS控制器主機柜通過光纖或雙絞線。遠

程具有節省大量電纜、節省安裝費用、節省控制樓面積、可靠性高等

優點，智能化遠程還可完成數據處理、自檢、自校正等功能。但卡

件、模擬量卡件及電量變送器還是不能減少。

3)現場總線控制系統方式

現場總線是當今3c技術，即通信、計算機、控制技術開展的結

合，是信息技術、網絡技術開展到控制領域和現場的表達。現場總線

廢棄了DCS的控制站及其輸人／輸出單元，從根本上改變了DCS集中

與分散相結合的集散控制系統體系，通過將控制功能高度分散到現場

設備這一途徑，實現了 的分散控制。

1)統一單元爐機組

創新電氣自動化技術在火力發電中的應用，實現由機、電控制一

體化向火力發電廠機、爐、電一體化的單元制運行監控方式轉化。這

樣，火力發電廠中集散控制系統可以通過機、爐、電單元制的運行方

式對整個火電機組的所有運行參數和狀態信息進行匯總和分析，最大

限度地挖掘火電機組潛力，并發揮其自身特有的控制功能，最大限度

地縮小控制室，實現對監控系統的簡化，也就能夠最大可能地降低本

錢造價{同時，統一單元爐機組也便于火力發電中電廠信息管理系統的

信息采集，從而加強火電電網的統一運行和管理，完成中調AGC的相

關指令和要求，提高電網的工作效率，使其保持在最經濟和最正確的

運行狀態。因此，統一單元爐機組有利于提高火電機組的.監控水平和

自動化水平。

2)創新控制保護手段

一般來說，在傳統的火力發電中所采用的系統控制和保護手段為

報警和連鎖，僅僅只能實現超限報警以及聯鎖跳機的波動性控制和保

護。而通過創新電氣自動化技術，可以通過采用計算機的控制保護技

術，實現對電氣自動化系統的運營檢測和故障診斷等，從而提前發現

火電設備的系統隱患，并改變控制和保護策略，采取諸如系統冗余等

一些主動性控制和保護措施，對系統故障的范圍進行自動控制，防患

于未然，保證電氣自動化系統能夠繼續保持運行狀態。另外，也可以

使實現電氣自動化系統設備從預防維護的被動和事故后維修轉化為預

防維護的預知和設備維修的同時進行。

現從辦公自動化環境到控制機直至元件級的整個電氣自動化系統范圍

內的網絡通訊產品，保證電廠管理層實現Inter／Intra對電廠現場控

制設備的實時監督，并確保電廠控制設備、管理系統和計算機監督系

統間的數據信息傳輸暢通無阻，實現全集成自動化。

電氣自動化技術在火力發電中能夠發揮非常重要的作用。當前火

力發電廠在電氣自動化系統的應用方面也取得了較大的進步，最大限

度地挖掘了火電機組的工作潛力，實現火力發電廠中機、爐、電一體

化的單元制運行監控模式，加強了火力發電廠中電網的統一運行和管

理，提高了系統工作效率、控制水平和自動化水平，降低了火電廠的

本錢造價，提高了火力發電廠的市場競爭能力。

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