電廠電氣自動化技術應用

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　　電廠電氣自動化技術應用【1】

　　摘 要：電氣自動化技術的應用不僅有效提高了電廠的生產效率，同時也讓電廠電氣設備的運行變得更加安全，更便于管理，為我國電力行業的發展做出了重要貢獻。

　　文章闡述了電廠電氣自動化系統及其構成的具體內容，分析了電廠電氣自動化技術應用的意義，并探討了其中存在的問題以及今后的發展趨勢。

　　關鍵詞：電廠;電氣自動化技術;監控系統;應用

　　1 電廠電氣自動化系統概述

　　1.1 電廠電氣自動化系統

　　電廠電氣自動化系統包含了監控、檢測、保護、通信等功能設備，其系統目的是對所有電廠電氣設備進行檢測、保護、管控制及信息管理。

　　在國內，一些較為落后的傳統電氣系統由于自身限制無法使用集散控制系統進行自動化運行，只能通過連接一些自動化水平比較低的專業硬件及相關的監控設備進行一對一的監控，無法同時監控多個電氣設備。

　　1.2 電廠電氣自動化系統的構成

　　電廠電子動化系統基本分為三個層面，即間隔層、網絡通訊層、站控層。

　　間隔層內的設備間隔布置，以此來改變信號、控制、測量等設備之間的電纜的放置位置，將廠電保護、測試與控制裝置由主控室轉移到開關層，減少了設備之間的直接聯系，僅依靠現場總線與網絡，就可讓設備之間的通訊得以實現，有效增強了設備相互之間的獨立性，精減了二次接線的數量，節省了電廠的成本開支，也避免了讓員工在安裝過程中的多次調試，減輕了員工的工作量。

　　網絡通訊層的設備包含通訊管理裝置、網絡交換機、網絡中繼器等，主要作用是讓各個設備或子系統之間能有效進行交流與信息傳遞。

　　站控層包含操作員、工程師、服務器、UPS等設備，通過分布式與開放式結合的方式，對電廠的設備進行監控和管理以及發揮其他方面的作用。

　　1.3 電氣自動化與熱工DCS控制系統的關聯

　　電氣系統與熱工自動化相比，在運行中存在著很大的區別。

　　DCS既具備傳統控制、集中化信息管理、操作顯示等功能，還具備強大的數據采集處理、通信功能，是先進程控技術得以實現的重要保證，具有獨立性、協調性、友好性、靈活性等特點。

　　而在電氣控制中，電氣設備的控制對象要少于熱工設備，操作的頻率較低。

　　在電氣設備出現異常時，需要立即進行處理，在中央信號系統被取消后，只有在系統發出警告，監控人員通過明確的指示時才能采取措施。

　　電氣設備保護自動裝置對于可靠性有著極高的要求，并且要求動作快捷、靈敏。

　　電氣量相比于熱工量，沒有特別要求常規控制需要的模件類別以及性能，當電氣控制系統要求具備非常高的可靠性，需要獨立的電氣控制器，便于實際工作的順利開展。

　　在電廠電氣自動化的發展過程中，熱工DCS控制系統有助于進一步提升電廠的自動化水平，便于電廠電氣自動化的運行管理，將熱工DCS控制系統納入到電氣自動化控制中，可有效提升電廠的運行效益。

　　2 電氣自動化技術應用的意義

　　電廠電氣自動化技術在很大程度上減輕了設備操作人員的工作負擔，讓設備的運行效率得到極大提升，也讓電廠的工作效率變得更高。

　　通過電廠電氣自動化技術的應用，提高電廠工作中的安全管理工作效率，降低安全事故發生的可能性，規避因為安全事故的產生而帶來的負面影響，讓員工的人身安全得到保障，為企業減少不必要的經濟損失。

　　同時，通過自動化系統，可以監控、跟蹤、搜集與整理設備運行中產生的數據，讓相關人員能隨時了解設備運行中的具體情況，及時發現設備中可能隱藏的問題與故障，確保電廠機組能安全的運行，為設備維修與保養人員提供了科學而全面的參考依據。

　　3 電氣自動化技術在電廠的應用

　　3.1 自動監控模式

　　電廠主要通過分層分布模式和集中模式實現監控的自動化。

　　在分層分布模式中，通過電氣間隔設計間隔層，將測控單元、保護單元與開關柜或其他一次設備設置在一起。

　　網絡層對相關的光纖活動電纜、通信管理機等設備進行設置，結合電廠現場的總線技術，集中、規約轉換、傳動所有設備采集的數據，傳達控制命令。

　　站基層在通信網絡的基礎上，對間隔層進行管理，并交換信息。

　　集中模式同樣是采用直接連接方式，將強信號轉變為弱點信號，并結合標準直流信號與空節點方式，分別將電器模擬量和開關量信號連接到輸入輸出端口模件柜中，而這個端口所連接的系統是分布式控制系統，通過系統進行組態，以此來實現對長點所有電器設備的監控。

　　這種方式更有利于采集集中主屏，便于電廠工人的管理操作，但是也有可能出現速度的不穩定，可靠性較低，需要提高。

　　3.2 自動化監控的關鍵技術

　　自動化監控存在三個關鍵性技術，分別是檢測保護單元、通信網絡、監控主站。

　　首先是間隔層終端檢測保護單元，現場將檢測保護單元配置在間隔層一次設備單位中。

　　保護單元是確保電廠用電系統安全與運行穩定的最有效技術，因此該單元需要配置專用、特殊的保護裝置，確保其擁有較強的可靠性、靈敏性和速動性與選擇性。

　　其次是通信網絡，它是電廠電氣自動化系統中非常關鍵的組成部分，對自動化系統功能的實現有著直接影響。

　　最后是監控主站，一般被安置在站級監控層，以確保對電廠電氣主要設備的監控和管理。

　　通過發電機組容量以及運行管理要求來確定配置的設備與規模，既有單機、雙機也有多機系統進行配置。

　　4 電氣自動化技術應用中存在的問題分析

　　首先，需要采用直流電源與交流電源進行電廠監控系統的電源設置，而在外圍中，而需要采用雙電源與無擾電源進行自動化和監控系統裝置。

　　其次，在監控系統中，一般是采用開關進行接口控制，所以需要確保開關接口與交換的信號相對應。

　　雖然這種方法能直觀化線路的連接，便于問題出現時的及時處理。

　　但是會造成接線數量過多，不利于對其中一些功能的調整，極易影響到整個系統的運行。

　　第三，在進行電廠電氣自動化系統和監控系統的調節中，需要重點關注自動化系統，將使用監控作為其輔助。

　　最后，在電廠電氣自動化系統中，一般采用的方法是對事件和事故進行記錄，但由于采樣速度與電機內存等因素的存在，所記錄事件的波形無法達到分析要求，形成對信號的重復收集，而收集的信號也缺乏完整度，影響電纜的布置。

　　5 電廠電氣自動化技術的發展趨勢

　　電廠電氣自動化技術包含了監控、測量與保護，讓現場總線技術的系統一體化得以實現。

　　為了實現更高層次的信息搜集，解決下層使用功能受限于上層的問題，需要采取分層分布的方式進行系統監控。

　　監控技術在電廠內能夠與相關系統數據進行轉換，讓電廠電氣系統的運行生產活動得到有效管理。

　　電廠電氣自動化系統中的技術創新，讓監控運行一體化得以實現。

　　在整體機組信息與使用情況的分析、匯總中，系統能提供完整的數據，讓機組中存在功能得到最大發揮，達到系統控制功能的最優化效果。

　　單元化統一火電機組讓信息的采集與提供變得更加便利，在很大程度上增強了對電網的系統管理，工作效率提升。

　　在電廠電氣自動化系統中，可以運用計算機系統進行實時保護與調整，及時發現其中隱藏的問題，并快速解決，保證自動化電氣系統安全而良好地運行。

　　當前的電廠電氣自動化系統還無法全部達到全通信電氣控制的要求，各系統之間仍舊需要部分硬接線。

　　因此，需要對連鎖熱工工藝開展深入研究，讓電氣系統后臺應用水平得到提升。

　　當前，電氣自動化控制技術正在不斷進步，電廠運行變得更加安全和穩定。

　　因此，在電廠電氣的自動化系統運行中，需要采取有效的控制與保護策略。

　　在電廠電氣自動化的安全維護和穩定控制中，采取自動化技術，讓電氣系統的整體保護功能得到提升。

　　參考文獻

　　[1]李如紅，關衛紅.電廠電氣自動化技術應用分析[J].科技視界，2014(19).

　　[2]華遠強.分析電廠電氣自動化系統中監控技術的應用[J].科技與企業，2013(14).

　　電廠熱工自動化技術及其應用【2】

　　摘 要：電力系統自動化是我國電力技術近年來的主要發展方向，本文針對電廠熱工自動化技術及其應用情況展開了論述與探討。

　　文章首先就電廠熱工自動化的概念及其在我國的發展現狀進行了闡述，在此基礎上就電廠熱工自動化技術的構成及應用情況進行了論述與分析。

　　關鍵詞：電力系統;熱工自動化;自動化技術;技術應用

　　隨著科學技術的發展，我國電力系統自動化程度越來越高。

　　電廠熱工自動化隨火力發電技術的發展而不斷進步，是我國的電力系統的重要組成部分。

　　目前，我國電廠熱動自動化已經得到了很大的發展。

　　從自動裝置看，組裝儀表已經向現在的數字儀表發展，系統控制設備也提升到了新的檔次，一些機組有專門的小型計算機進行監督和控制，配以crt顯示，監控水平較以前大大提高。

　　一、電廠熱工自動化及其在我國的發展

　　(一)電廠熱工自動化的概念

　　火力發電廠熱工自動化的主要概念是以火力發電過程中數據的測量、信息的處理、設備的自動控制、報警和自動保護為基礎，通過自動化系統的控制來達到無人操作的過程。

　　在火力發電廠生產過程中為了使發電設備的安全有所保障，需要對設備進行自動化控制，以避免重大事故的發生，同時也減少了一定的人力資源。

　　一般的火電自動化系統都分為四個子系統，其中以自檢系統、控制系統、報警系統、保護系統為主。

　　(二)電廠熱工自動化在我國的發展

　　我國火力發電廠的熱工自動化技術近年來得到了非常迅猛的發展，其核心技術distributed control system(dcs)更是被我國發電企業所應用。

　　dcs技術主要是通過設備的分散控制來達到數據和信息的自動化處理，在我國350mw以上的火電機組上應用較為廣泛，其經濟性和安全性被我國發電企業所認同。

　　近年來隨著計算機軟件可視化效果的提高，dcs技術得到了極大的發展和應用，通訊接口的識別和管理系統數據的共享為火力發電廠的信息化處理提供了必要保障，同時dcs的分散控制也起到了非常好的效果。

　　二、電廠熱工自動化技術構成

　　(一)熱工測量技術方面

　　1、溫度測量，火電廠熱工測量控制系統中的溫度測量傳感器(senser)，采用熱電偶熱電阻，少數地方采用其他熱敏元件如金屬膜(雙金屬膜)水銀溫包等作為溫度測量的一次元件;2、壓力(真空)測量，傳感器為應變原理的膜片，彈簧管，變送器為位移檢測原理或電阻電容檢測原理，(4-20ma)，二次儀表以數顯為多;3、流量測量，以采用標準節流件依據差壓原理測量為主，少數地方采用齒輪流量計或渦輪流量計，如燃油流量的測量。

　　大機組中的主蒸汽流量測量許多地方不用節流件，利用汽機調節級的壓力通用公式計算得出;4、液位(料位)測量，液位測量以差壓原理經壓力補償測量為主流，電接點，工業電視并用。

　　料位測量以稱重式或電容式傳感器配4-20ma變送器測量，也有用浮子式或超聲波原理。

　　(二)關于dcs

　　目前大機組的儀控系統大多選用dcs系統。

　　dcs系統在火電廠發電機組控制中的應用已有10多年的歷史了，而且正在越來越多地得到應用。

　　dcs系統是相對于計算機集中控制系統而言的計算機(或微機)控制系統，它是在對計算機局域網的研究基礎上發展起來的，是過程控制專家們借用計算機局域網研究成果，把局域網變成一個實時性，可靠性要求很高的網絡型控制系統，運用于過程控制領域。

　　三、電廠熱工自動化技術應用現狀及趨勢

　　(一)單元機組監控智能化

　　單元機組dcs的普及應用，使得機組的監控面貌煥然一新，但是它的監控智能化程度在電力行業卻沒有多大提高。

　　雖然許多智能化的監視、控制軟件在國內化工、冶金行業中都有較好的應用并取得效益，可在我國電力行業直到近幾年才開始有所起步。

　　隨著技術的進步，火電廠單元機組自動化系統的智能化將是一種趨勢，因此未來數年里，實現信息智能化的儀表與軟件將會在火電廠得到發展與應用。

　　具體包括：儀表智能管理軟件、閥門智能管理軟件、重要轉動設備的狀態智能管理軟件、智能化報警軟件的發展與應用。

　　(二)單元機組監控系統的物理配置趨向集中布置

　　過去一個集控室的概念，通常為一臺單元機組獨用或為二臺機組合用，電子室分成若干個小型的電子設備間，分別布置在鍋爐汽輪機房或其它主設備附近。

　　其優點是節省了電纜。

　　但隨著機組容量的提高、計算機技術的發展和管理水平的深化，近幾年集控室的概念擴大，出現了全廠單元機組集中于一個控制室，單元機組的電子設備間集中，現場一般的監視信號大量采用遠程i/o柜的配置方式趨勢，提高了機組運行管理水平。

　　(三)aps技術應用

　　aps是機組級順序控制系統的代名詞在機組啟動中，僅需按下一個啟動控制鍵，整個機組就將按照設計的先后順序、規定的時間和各控制子系統的工作情況，自動啟停過程中的相關設備，協調機爐電各系統的控制在少量人工干預甚至完全不用人工干預的情況下，自動地完成整臺機組的啟停。

　　但由于設備自身的可控性和可用率不滿足自動化要求，加上一些工藝和技術上還存在問題，需要深入地分析研究和改進，所以目前燃煤機組實施aps系統的還不多見。

　　(四)過程控制優化軟件將得到進一步應用

　　進一步提高模擬量控制系統的調節范圍和品質指標，是火電廠熱工自動化控制技術研究的一個方向。

　　雖然目前有關自適應、狀態預測、模糊控制及人工神經網絡等技術，在電廠控制系統優化應用的報道有不少，但據筆者了解真正運行效果好的不多。

　　隨著電力行業競爭的加劇，安全、經濟效益方面取得明顯效果、通用性強、安裝調試方便的優化控制專用軟件將會在電廠得到親睞、進一步發展與應用。

　　sis系統將結合生產實際進行二次開發，促進自身應用技術走向成熟，在確保火電廠安全、環保、高效益，和深化信息化技術應用中發揮作用。

　　(五)輔助車間集控將得到全面推廣

　　隨著發電廠對減員增效的要求和運行人員整體素質的提高，輔助車間通過輔控網集控將會得到進一步全面推廣。

　　但在實施過程中，目前還存在一些問題，比如確保通信信號的可靠性、接口連接協議等。

　　(六)無線測量技術應用

　　無線測量技術能監視和控制運行過程中發生的更多情況，獲得關鍵的工藝信息，整合進入dcs。

　　除節省大量安裝成本以外，還將推動基本過程和自動化技術的改善。

　　如供熱、供油和煤計量，酸堿、污水區域測量等，都可能通過無線測量技術實現遠程監控。

　　(七)火電廠機組檢修運行維護方式將改變

　　隨著電力市場的競爭，發電企業將趨向集約化經營和管理結構扁平化，為提高經濟效益，發電企業在多發電，以提高機組利用小時的同時，將會通過減少生產人員的配備，密切與外包檢修企業之間的聯系，讓專業檢修隊伍取替本廠檢修隊伍的方式來提高勞動生產率。

　　因此檢修維修工作社會化將是一種趨勢。

　　此外dcs的一體化及其向各功能領域滲透，提高電廠整體協調和信息化、自動化水平的同時，也將會使電廠原專業間及專業內的分工重新調整，比如熱工與電氣二次回路的專業劃分打通。

　　為了降低成本，電廠不再保持大批的檢修維修人員，因此檢修維護方式也將因此而改變，比如讓生產廠家和代理公司承擔dcs和相關設備的檢修工作。

　　四、結束語

　　總體來講，熱工自動化系統的發展趨勢是高速化、智能化、一體化和透明化。

　　隨著科學技術水平的發展與進步，為熱工自動化系統的進一步發展提供了不斷拓展的空間。

　　參考文獻：

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　　[3]張擎.淺論火電廠熱工自動化的現狀與進展[j].科技傳播,2010,(15).

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