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論電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新與應(yīng)用的論文
摘 要：隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展和在火力發(fā)電中的應(yīng)用，其運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)在最大限度地挖掘機(jī)組潛力，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠機(jī)、爐、電的一體化運(yùn)行監(jiān)控，加強(qiáng)火電發(fā)電運(yùn)行和管理，提高工作效率和自動(dòng)化水平，降低成本造價(jià)以及提高火力發(fā)電廠的競爭能力等方面取得了顯著的成果。
關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化技術(shù)；火力發(fā)電；創(chuàng)新；應(yīng)用
引言：火力發(fā)電中的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，是發(fā)電廠電氣自動(dòng)化領(lǐng)域近幾年來新型的熱點(diǎn)與焦點(diǎn)，其側(cè)重于對(duì)火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電廠內(nèi)部用電中低壓電氣系統(tǒng)的保護(hù)、控制和分析等。目前，電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在火力發(fā)電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，其利用自身特有的信息化和網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)優(yōu)勢，不僅促進(jìn)了發(fā)電廠電氣信息的廣泛應(yīng)用，也提高了發(fā)電廠的自動(dòng)化運(yùn)行水平，增強(qiáng)了電氣控制的安全性和可靠性。
一、電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在火力發(fā)電中運(yùn)用的現(xiàn)狀
1、火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成
火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括有發(fā)電廠電氣自動(dòng)化和機(jī)爐熱工自動(dòng)化兩大系統(tǒng)。但是由于火電廠過程控制的復(fù)雜性，機(jī)爐熱工自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)就含有多個(gè)復(fù)雜控制的子系統(tǒng)，每一個(gè)子系統(tǒng)都是相對(duì)獨(dú)立的DCS／FCS系統(tǒng)。例如單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字電液控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)監(jiān)測儀表系統(tǒng)等；而發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)包括有發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)和發(fā)電廠網(wǎng)控自動(dòng)化系統(tǒng)(NCS)，這兩個(gè)子系統(tǒng)也是相對(duì)獨(dú)立的DCS／FCS系統(tǒng)。發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)(一臺(tái)發(fā)電機(jī)組配一套監(jiān)控系統(tǒng))和公共部分系統(tǒng)。每套發(fā)電機(jī)組監(jiān)控子系統(tǒng)相應(yīng)配置有發(fā)變組保護(hù)、濾波、同期、勵(lì)磁、直流、UPS等保護(hù)測控裝置。公共部分有高壓和低壓廠用電保護(hù)測控裝置及廠用電快切換裝置等。另外，ECS和機(jī)爐DCS監(jiān)控系統(tǒng)分別通過網(wǎng)關(guān)與SIS廠控級(jí)相連。
2、傳統(tǒng)DCS技術(shù)應(yīng)用于廠用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)存在的問題
(1)因?yàn)镋CS納入DCS后，控制系統(tǒng)的輸出點(diǎn)與AC220V、AC380V電壓串入DCS系統(tǒng)中，就會(huì)可能燒壞大批弱電設(shè)備。因此需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中充分考慮到強(qiáng)、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(gè)問題，避免燒壞設(shè)備。
(2)DCS控制軟件在用戶權(quán)限、權(quán)限分級(jí)可以做得很細(xì)致、到位，但是在操作監(jiān)護(hù)上缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，需要在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)上明確提出：要求DCS廠家必須具備ECS操作時(shí)所必須的由監(jiān)護(hù)人員確認(rèn)的程序。
(3)目前主流DCS控制程序的掃描周期在100—200ms左右，達(dá)不到電氣保護(hù)動(dòng)作、高壓廠用電快切、通氣和勵(lì)磁調(diào)節(jié)的要求，所以ECS納入DCS控制后，必須保留繼電保護(hù)裝置、高壓廠用電快切裝置、勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置和自動(dòng)同期裝置等，確保這些功能的準(zhǔn)確性、可靠性和靈敏性。
(4)由于DCS設(shè)備安裝、調(diào)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(shè)備安裝調(diào)試的同時(shí)開展了DCS中的ECS部分的安裝調(diào)試，使其投運(yùn)在廠用受電前，另外，還需要注意DCS的機(jī)柜室、操作室的土建工程也必須同步或提前完成。
二、創(chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的系統(tǒng)配置
電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的系統(tǒng)配置主要可以分為以下三種形式：集中監(jiān)控方式、遠(yuǎn)程智能方式和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)方式。
1)集中監(jiān)控方式
集中方式。是將電氣的各饋線在現(xiàn)場設(shè)置現(xiàn)場設(shè)備接口，通過硬接線電纜與集控室通道相連，經(jīng)處理后進(jìn)人DCS組態(tài)，實(shí)現(xiàn)DCS對(duì)全廠電氣沒備的監(jiān)控。這種監(jiān)控方式優(yōu)點(diǎn)是速度對(duì)應(yīng)快、運(yùn)行維護(hù)好、監(jiān)控站的防護(hù)等級(jí)低，從而使DCS的造價(jià)下降，但由于電氣設(shè)備全部進(jìn)入DCS監(jiān)控，隨著監(jiān)控對(duì)象的大量增加使DCS主機(jī)冗余的下降，電纜數(shù)量巨大，控制樓面積大，長距離電纜引進(jìn)的干擾可能影響DCS的可靠性。
2)遠(yuǎn)程智能方式
遠(yuǎn)程智能方式是在數(shù)據(jù)采集較集中且離控制室較遠(yuǎn)的現(xiàn)場設(shè)立遠(yuǎn)程采集柜(即現(xiàn)場轉(zhuǎn)換機(jī)柜)，現(xiàn)場設(shè)備信號(hào)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(jī)柜通過光纖或雙絞線。遠(yuǎn)程具有節(jié)省大量電纜、節(jié)省安裝費(fèi)用、節(jié)省控制樓面積、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，智能化遠(yuǎn)程還可完成數(shù)據(jù)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(xiàn)場總線控制系統(tǒng)方式
現(xiàn)場總線是當(dāng)今3c技術(shù)，即通信、計(jì)算機(jī)、控制技術(shù)發(fā)展的結(jié)合，是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展到控制領(lǐng)域和現(xiàn)場的體現(xiàn)�，F(xiàn)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(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，通過將控制功能高度分散到現(xiàn)場設(shè)備這一途徑，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制。
三、創(chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用
1)統(tǒng)一單元爐機(jī)組
創(chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)由機(jī)、電控制一體化向火力發(fā)電廠機(jī)、爐、電一體化的單元制運(yùn)行監(jiān)控方式轉(zhuǎn)化。這樣，火力發(fā)電廠中集散控制系統(tǒng)可以通過機(jī)、爐、電單元制的運(yùn)行方式對(duì)整個(gè)火電機(jī)組的所有運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)信息進(jìn)行匯總和分析，最大限度地挖掘火電機(jī)組潛力，并發(fā)揮其自身特有的控制功能，最大限度地縮小控制室，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的簡化，也就能夠最大可能地降低成本造價(jià){同時(shí)，統(tǒng)一單元爐機(jī)組也便于火力發(fā)電中電廠信息管理系統(tǒng)的信息采集，從而加強(qiáng)火電電網(wǎng)的統(tǒng)一運(yùn)行和管理，完成中調(diào)AGC的相關(guān)指令和要求，提高電網(wǎng)的工作效率，使其保持在最經(jīng)濟(jì)和最佳的運(yùn)行狀態(tài)。因此，統(tǒng)一單元爐機(jī)組有利于提高火電機(jī)組的監(jiān)控水平和自動(dòng)化水平。
2)創(chuàng)新控制保護(hù)手段
一般來說，在傳統(tǒng)的火力發(fā)電中所采用的系統(tǒng)控制和保護(hù)手段為報(bào)警和連鎖，僅僅只能實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警以及聯(lián)鎖跳機(jī)的波動(dòng)性控制和保護(hù)。而通過創(chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)，可以通過采用計(jì)算機(jī)的控制保護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)營檢測和故障診斷等，從而提前發(fā)現(xiàn)火電設(shè)備的系統(tǒng)隱患，并改變控制和保護(hù)策略，采取諸如系統(tǒng)冗余等一些主動(dòng)性控制和保護(hù)措施，對(duì)系統(tǒng)故障的范圍進(jìn)行自動(dòng)控制，防患于未然，保證電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能夠繼續(xù)保持運(yùn)行狀態(tài)。另外，也可以使實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備從預(yù)防維護(hù)的被動(dòng)和事故后維修轉(zhuǎn)化為預(yù)防維護(hù)的預(yù)知和設(shè)備維修的同時(shí)進(jìn)行。
3)實(shí)現(xiàn)電氣全通信控制
從目前的情況來看，火力發(fā)電廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)還無法滿足集散控制系統(tǒng)通過電氣自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電氣全通信控制的方式，其通信速度和系統(tǒng)可靠性還存在著一定的距離，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)之間還存留了一部分的硬接線。要實(shí)現(xiàn)電氣全通信控制模式，就必須處理好熱工工藝連鎖的問題，提高電氣后臺(tái)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用水平，豐富當(dāng)前初級(jí)階段的基本運(yùn)行監(jiān)視功能，實(shí)質(zhì)性地提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的控制邏輯、控制水平、自動(dòng)化水平和運(yùn)行管理水平。
4)構(gòu)建通用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
通用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建對(duì)于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的成功運(yùn)營有著非常重要的作用�；鹆Πl(fā)電廠應(yīng)該創(chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，選擇能夠?qū)崿F(xiàn)從辦公自動(dòng)化環(huán)境到控制機(jī)直至元件級(jí)的整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)通訊產(chǎn)品，保證電廠管理層實(shí)現(xiàn)Internet／Intranet對(duì)電廠現(xiàn)場控制設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)督，并確保電廠控制設(shè)備、管理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)信息傳輸暢通無阻，實(shí)現(xiàn)全集成自動(dòng)化。
結(jié)束語：
電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中能夠發(fā)揮非常重要的作用。當(dāng)前火力發(fā)電廠在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用方面也取得了較大的進(jìn)步，最大限度地挖掘了火電機(jī)組的工作潛力，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠中機(jī)、爐、電一體化的單元制運(yùn)行監(jiān)控模式，加強(qiáng)了火力發(fā)電廠中電網(wǎng)的統(tǒng)一運(yùn)行和管理，提高了系統(tǒng)工作效率、控制水平和自動(dòng)化水平，降低了火電廠的成本造價(jià)，提高了火力發(fā)電廠的市場競爭能力。
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