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探究火力發(fā)電中電氣自動化技術的應用以及創(chuàng)新
摘 要：電力行業(yè)在網(wǎng)絡技術、計算機技術和信息技術的完善下不斷發(fā)展，我國在主力機組的選擇上也采用了參數(shù)高、容量大的火電機組，在監(jiān)控、管理上，實現(xiàn)網(wǎng)絡化和信息化。電氣自動化技術在火力發(fā)電廠中得到了很好的應用，機組的潛力不斷發(fā)掘出來，形成電、機、爐一體的監(jiān)控管理系統(tǒng)，火電發(fā)電廠在運行和管理上的成效得到明顯提高，其自動化水平和最終效益也不斷提升，競爭力日益加強。該文通過分析電氣自動化技術在火力發(fā)電中的應用，探討有效的創(chuàng)新方法。
關鍵詞：火力發(fā)電 電氣自動化技術 應用 創(chuàng)新
火力發(fā)電中所應用的電氣自動化技術，也稱ECS系統(tǒng)，電氣自動化是發(fā)電廠的新興領域，是近幾年來關注的焦點問題，這一技術的側(cè)重點在于自動監(jiān)控火力發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)，實現(xiàn)控制、保護和分析發(fā)電廠內(nèi)部耗電中低壓電氣系統(tǒng)的目的[1]。就目前情況來看，電氣自動化技術在火力發(fā)電中的應用比較廣泛，網(wǎng)絡化和信息化是其特有優(yōu)勢，一方面擴大了電氣信息在發(fā)電廠中的應用范圍，另一方面，提高了自動化技術在發(fā)電廠中的應用水平，電氣控制在安全性和可靠性方面也不斷加強。
1 基本作用
1.1 提高效率
我國總體用電量隨著居民生活水平的提高，呈現(xiàn)日益上升趨勢。根據(jù)近幾年的發(fā)電效率而言，發(fā)電量明顯無法滿足居民用電量，特別是夏天分時段的供電，嚴重影響了居民的正常生活。隨著家用電器的增加，居民用電量也日益攀升，電力廠相應的發(fā)電要求也隨之提高。傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)存在的問題，嚴重影響發(fā)電量和發(fā)電效益的提高，致使居民用電要求無法得到滿足。而電氣自動化技術在火力發(fā)電中的應用，有效提高了發(fā)電效率，解決了這一問題[2]。電氣自動化技術通過收集有用數(shù)據(jù)進行分析，制定出具體可行的實施方案，在運行時間的強度方面做好有效規(guī)劃，在滿足居民用電的同時，減少發(fā)電過程中產(chǎn)生的資源浪費。
1.2 降低成本
煤和石油是傳統(tǒng)的發(fā)電材料，發(fā)電技術落后，很難完成發(fā)電強度的準確分析，對發(fā)電量的控制也存在問題，容易出現(xiàn)發(fā)電過多或不足現(xiàn)象。另外，由于人工操作的原因，也存在資源燃燒不充分所造成的浪費問題。而電氣自動化技術可以使用計算機軟件，準確算出資源充分燃燒所需的時間，大大提高資源的使用效率。在火力發(fā)電中使用電氣自動化技術，既能提高發(fā)電廠的發(fā)電效率，也能滿足居民在用電量方面的需求。在降低發(fā)電成本的同時，更好地實現(xiàn)了電量供應目標。
1.3 優(yōu)化配置
合理分配資源是火力發(fā)電過程中的重要內(nèi)容，需要重點注意。發(fā)電廠內(nèi)設備比較多，為達到供電要求，通常需要長時間的同時運轉(zhuǎn)。而發(fā)電設備作為機械，有一定的運作限度，運轉(zhuǎn)時間過長或進行超負荷運轉(zhuǎn)，都會影響設備的運作效率，嚴重情況下會損壞設備。而電氣自動化技術可以準確計算出設備所需運轉(zhuǎn)時間，在出現(xiàn)超負荷情況下可自動停止，待設備冷卻后再進行運轉(zhuǎn)。因此，發(fā)電設備在電氣自動化技術下可以進行輪流休養(yǎng)，設備的運轉(zhuǎn)效率得到提升，使用年限也得到有效保障。另外，電氣自動化技術可以對設備故障進行報警，及時提醒管理人員發(fā)現(xiàn)并解決問題。以往數(shù)據(jù)的輸入可以實現(xiàn)對設備的人工模擬操作，最大程度提高設備的使用效率。
2 應用現(xiàn)狀
在設備保護方面的應用。電氣自動化技術在設備保護方面的應用包括聯(lián)鎖保護、裝置保護、繼電保護和防雷保護。電氣自動化技術在設備出現(xiàn)異常情況時，會及時關閉閘門，使故障設備停止生產(chǎn)運行，對設備進行有效的聯(lián)鎖保護。電氣自動化技術能夠協(xié)調(diào)搭配火力發(fā)電廠中的危機保安器、安全門等保護裝置，在排除外因干擾的前提下，完成電氣操作運行指令。繼電保護是通過連接計算機和繼電器，構建自動化的控制模式，實現(xiàn)繼電器在火力發(fā)電廠運行過程中的有效調(diào)控。電氣自動化技術對電力設備的保護控制，通過使用防雷器，減少雷擊對電機設備產(chǎn)生的干擾。
在常規(guī)控制方面的應用。電氣自動化技術在常規(guī)控制方面的應用有集中控制、就地控制、自動控制和故障控制。在集中控制中，電氣自動化技術有效組合了發(fā)電機組、爐鍋和汽輪機，實現(xiàn)了控制操作的集中化，設備運行效率得到明顯提高。就地控制是針對規(guī)模相對比較小的火力發(fā)電廠采用的控制方式，通過連接重要設備及裝置，實現(xiàn)設備的整體運行[3]。自動控制即自動化的電能生產(chǎn)，在減少設備運行錯誤的同時，電能生產(chǎn)的難度也相應降低，電能產(chǎn)量與經(jīng)濟效益也得到提高。在故障控制中，技術人員只需通過計算機監(jiān)控運行設備，可以及時發(fā)現(xiàn)設備故障并解決。對于比較小的設備故障，系統(tǒng)可根據(jù)操作指令自動進行處理。
3 系統(tǒng)配置
3.1 I/O監(jiān)控
I/O監(jiān)控是一種集中監(jiān)控方式，設備中電器的所有饋線都需要設置對應的I/O接口，通過電纜連接各個I/O通道，設備在進行A/D處理后進入DCS狀態(tài)，由此使整個發(fā)電工廠的設備處于DCS的監(jiān)控之下。I/O監(jiān)控在運行過程中，方便進行維護，問題發(fā)現(xiàn)和解決速度快，優(yōu)勢明顯。相對比較低的監(jiān)控防護等級，降低了DCS的造價，也有效降低了發(fā)電所需的成本。而I/O監(jiān)控所涉及范圍包括所有電氣設備，工程量大且比較復雜。電氣設備的增加，無疑會加大監(jiān)控范圍，致使監(jiān)控運行壓力增加。監(jiān)控范圍以及空間跨度的擴大，也相應增加了電纜的距離，DCS的可靠性受到一定程度的干擾。
3.2 遠程智能I/O控制
遠程智能I/O控制，作為一種監(jiān)控技術，在生產(chǎn)中的應用領域比較廣泛。遠程智能I/O控制的采用，相對減少了人力資源的使用，操作人員可在遠程接觸中實現(xiàn)對電氣設備的智能控制，有效緩解了操作人員的工作壓力，降低了工作強度。火力發(fā)電過程中，I/O信號通過電纜連接加采集柜，利用光纖或者雙絞線實現(xiàn)加采集柜與DCS控制器的連接，從而進行數(shù)據(jù)傳輸。遠程智能I/O控制不需要操作人員進行近距離接觸，在電纜鋪設方面節(jié)省了部分安裝費用。另外，I/O控制可以自動對所收集數(shù)據(jù)進行檢查、處理和校正。而在電量變送器、卡件和模擬量卡件方面，I/O控制也無法減少。
3.3 總線控制
總線控制技術在電氣設備上的應用，通常需要利用3G技術來實現(xiàn)，通信技術、計算機技術和控制技術三者的配合和促進，是信息技術和網(wǎng)絡技術在設備控制領域有效發(fā)展的重要基礎�？偩�控制技術通過避開DCS控制站中的輸入、輸出單元，改變了傳統(tǒng)DCS控制中的集中和分散相結合控制體系。傳統(tǒng)集散結合的控制模式，在部分電氣設備的管理上是統(tǒng)一進行的，缺乏針對性和及時性。而總線控制技術，有效解決了這一問題，對電氣設備進行高度的分散管理和分散控制。
4 創(chuàng)新手段
4.1 單元爐機組的統(tǒng)一
電氣自動化技術在火力發(fā)電應用中的創(chuàng)新，需要實現(xiàn)發(fā)電廠電、機、爐的一體化，形成單元制的監(jiān)控運行方式�；鹆Πl(fā)電廠中的DCS控制可通過這種監(jiān)控方式，分析和總結火電機組整體的運行參數(shù)以及狀態(tài)信息，發(fā)掘火電機組的最大潛力，其自身獨具的控制功能在得到發(fā)揮的同時，也在一定程度上縮小了控制范圍，對監(jiān)控系統(tǒng)進行了相應的簡化，有效降低了造價成本[4]。另外，在采集火力發(fā)電中有關電廠信息管理系統(tǒng)的信息方面，統(tǒng)一單元爐機組有重要的促進作用，實現(xiàn)了火電電網(wǎng)運行管理的統(tǒng)一和加強，中調(diào)AGC的相關要求和指令也逐一完成，電網(wǎng)工作效率提高，整個運行處于最佳、最經(jīng)濟狀態(tài)。單元爐機組的統(tǒng)一，有效提高了火電機組的自動化水平，其監(jiān)控水平也得到相應提升。
4.2 控制保護手段的創(chuàng)新
在傳統(tǒng)火力發(fā)電中，系統(tǒng)控制方式是報警，聯(lián)鎖是其采用的保護手段，而這種控制保護手段，僅僅適用于帶有波動性的超限報警和聯(lián)鎖跳機。電氣自動化技術的創(chuàng)新應用，通過計算機技術實現(xiàn)控制和保護目的，在檢測電氣自動化系統(tǒng)運營、診斷出現(xiàn)故障的過程中，火電設備系統(tǒng)的隱患能夠提前被發(fā)現(xiàn)，控制保護策略也可以及時進行改善，如主動性的控制和保護措施的采用，可以自動調(diào)整系統(tǒng)故障的控制范圍，實現(xiàn)有效的防范，從而保證電氣自動化系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。此外，控制保護手段的創(chuàng)新，也使電氣自動化系統(tǒng)在設備維護上處于主動防患狀態(tài)，設備出現(xiàn)的故障能夠及時發(fā)現(xiàn)和處理。
4.3 電氣的全通信控制
就目前情況來看，電氣自動化系統(tǒng)在火力發(fā)電中的應用，還無法達到DCS控制系統(tǒng)的要求，在DCS控制系統(tǒng)基礎上實現(xiàn)的電氣全通信控制方式也無法得到滿足。通信的速度以及系統(tǒng)的可靠性都需要有一定的提升，而DCS控制系統(tǒng)與電氣自動化系統(tǒng)之間所存留的部分硬接線，也是需要解決的問題[5]。電氣全通信控制模式的形成，需要解決好熱工工藝連鎖方面的問題，在實際應用上提高電氣后臺系統(tǒng)的水平，對于初期階段的基礎運轉(zhuǎn)監(jiān)控功能，還需要不斷豐富，在實際操作過程中，提高電氣自動化系統(tǒng)控制的邏輯性，在控制水平、運行管理水平以及自動化水平方面不斷提升。
4.4 通用網(wǎng)絡結構的構建
在電氣自動化系統(tǒng)成功生產(chǎn)運營過程中，通用網(wǎng)絡結構的構建有重要的推動作用。電氣自動化技術在火力發(fā)電中的創(chuàng)新應用，需要選擇合適的網(wǎng)絡通訊產(chǎn)品，能夠在擴展自動化辦公環(huán)境的基礎上，實現(xiàn)元件甚至電氣自動化系統(tǒng)整體范圍內(nèi)的使用，以電廠管理層為基礎，發(fā)揮對現(xiàn)場設備的監(jiān)控功能，保證計算機控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)以及控制設備之間信息傳輸?shù)臅惩ㄐ裕瑢崿F(xiàn)整體集中運行的自動化。
5 結語
火力發(fā)電作為我國電力結構的主要部分，在持續(xù)發(fā)展和應用創(chuàng)新方面需要不斷努力，而電氣自動化技術在火力發(fā)電中的應用和創(chuàng)新是重點。電氣自動化技術的推廣，需要根據(jù)實際應用情況，了解相應的應用問題，并不斷改進和創(chuàng)新應用方法，節(jié)省生產(chǎn)費用，提高生產(chǎn)效益，滿足發(fā)展需求，促進我國經(jīng)濟的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。
參考文獻
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[5] 袁帥，豐鵬海，吳煥清.電氣自動化技術在火力發(fā)電中的創(chuàng)新及應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2012(34)：14.
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