探究火力發電中電氣自動化技術的應用以及創新
摘 要：電力行業在網絡技術、計算機技術和信息技術的完善下不斷發展，我國在主力機組的選擇上也采用了參數高、容量大的火電機組，在監控、管理上，實現網絡化和信息化。電氣自動化技術在火力發電廠中得到了很好的應用，機組的潛力不斷發掘出來，形成電、機、爐一體的監控管理系統，火電發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電中的應用，探討有效的創新方法。
關鍵詞：火力發電 電氣自動化技術 應用 創新
火力發電中所應用的電氣自動化技術，也稱ECS系統，電氣自動化是發電廠的新興領域，是近幾年來關注的焦點問題，這一技術的側重點在于自動監控火力發電廠的電氣系統，實現控制、保護和分析發電廠內部耗電中低壓電氣系統的目的[1]。就目前情況來看，電氣自動化技術在火力發電中的應用比較廣泛，網絡化和信息化是其特有優勢，一方面擴大了電氣信息在發電廠中的應用范圍，另一方面，提高了自動化技術在發電廠中的應用水平，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，呈現日益上升趨勢。根據近幾年的發電效率而言，發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，電力廠相應的發電要求也隨之提高。傳統發電系統存在的問題，嚴重影響發電量和發電效益的提高，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電中的應用，有效提高了發電效率，解決了這一問題[2]。電氣自動化技術通過收集有用數據進行分析，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劃，在滿足居民用電的同時，減少發電過程中產生的資源浪費。
1.2 降低成本
煤和石油是傳統的發電材料，發電技術落后，很難完成發電強度的準確分析，對發電量的控制也存在問題，容易出現發電過多或不足現象。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。在火力發電中使用電氣自動化技術，既能提高發電廠的發電效率，也能滿足居民在用電量方面的需求。在降低發電成本的同時，更好地實現了電量供應目標。
1.3 優化配置
合理分配資源是火力發電過程中的重要內容，需要重點注意。發電廠內設備比較多，為達到供電要求，通常需要長時間的同時運轉。而發電設備作為機械，有一定的運作限度，運轉時間過長或進行超負荷運轉，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時間，在出現超負荷情況下可自動停止，待設備冷卻后再進行運轉。因此，發電設備在電氣自動化技術下可以進行輪流休養，設備的運轉效率得到提升，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現并解決問題。以往數據的輸入可以實現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異常情況時，會及時關閉閘門，使故障設備停止生產運行，對設備進行有效的聯鎖保護。電氣自動化技術能夠協調搭配火力發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，實現繼電器在火力發電廠運行過程中的有效調控。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生的干擾。
在常規控制方面的應用。電氣自動化技術在常規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電機組、爐鍋和汽輪機，實現了控制操作的集中化，設備運行效率得到明顯提高。就地控制是針對規模相對比較小的火力發電廠采用的控制方式，通過連接重要設備及裝置，實現設備的整體運行[3]。自動控制即自動化的電能生產，在減少設備運行錯誤的同時，電能生產的難度也相應降低，電能產量與經濟效益也得到提高。在故障控制中，技術人員只需通過計算機監控運行設備，可以及時發現設備故障并解決。對于比較小的設備故障，系統可根據操作指令自動進行處理。
3 系統配置
3.1 I/O監控
I/O監控是一種集中監控方式，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，由此使整個發電工廠的設備處于DCS的監控之下。I/O監控在運行過程中，方便進行維護，問題發現和解決速度快，優勢明顯。相對比較低的監控防護等級，降低了DCS的造價，也有效降低了發電所需的成本。而I/O監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，無疑會加大監控范圍，致使監控運行壓力增加。監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，作為一種監控技術，在生產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加采集柜與DCS控制器的連接，從而進行數據傳輸。遠程智能I/O控制不需要操作人員進行近距離接觸，在電纜鋪設方面節省了部分安裝費用。另外，I/O控制可以自動對所收集數據進行檢查、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，通信技術、計算機技術和控制技術三者的配合和促進，是信息技術和網絡技術在設備控制領域有效發展的重要基礎�？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DCS控制中的集中和分散相結合控制體系。傳統集散結合的控制模式，在部分電氣設備的管理上是統一進行的，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 創新手段
4.1 單元爐機組的統一
電氣自動化技術在火力發電應用中的創新，需要實現發電廠電、機、爐的一體化，形成單元制的監控運行方式�；鹆Πl電廠中的DCS控制可通過這種監控方式，分析和總結火電機組整體的運行參數以及狀態信息，發掘火電機組的最大潛力，其自身獨具的控制功能在得到發揮的同時，也在一定程度上縮小了控制范圍，對監控系統進行了相應的簡化，有效降低了造價成本[4]。另外，在采集火力發電中有關電廠信息管理系統的信息方面，統一單元爐機組有重要的促進作用，實現了火電電網運行管理的統一和加強，中調AGC的相關要求和指令也逐一完成，電網工作效率提高，整個運行處于最佳、最經濟狀態。單元爐機組的統一，有效提高了火電機組的自動化水平，其監控水平也得到相應提升。
4.2 控制保護手段的創新
在傳統火力發電中，系統控制方式是報警，聯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鎖跳機。電氣自動化技術的創新應用，通過計算機技術實現控制和保護目的，在檢測電氣自動化系統運營、診斷出現故障的過程中，火電設備系統的隱患能夠提前被發現，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，可以自動調整系統故障的控制范圍，實現有效的防范，從而保證電氣自動化系統的正常運轉。此外，控制保護手段的創新，也使電氣自動化系統在設備維護上處于主動防患狀態，設備出現的故障能夠及時發現和處理。
4.3 電氣的全通信控制
就目前情況來看，電氣自動化系統在火力發電中的應用，還無法達到DCS控制系統的要求，在DCS控制系統基礎上實現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的可靠性都需要有一定的提升，而DCS控制系統與電氣自動化系統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的水平，對于初期階段的基礎運轉監控功能，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 通用網絡結構的構建
在電氣自動化系統成功生產運營過程中，通用網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電中的創新應用，需要選擇合適的網絡通訊產品，能夠在擴展自動化辦公環境的基礎上，實現元件甚至電氣自動化系統整體范圍內的使用，以電廠管理層為基礎，發揮對現場設備的監控功能，保證計算機控制系統、管理系統以及控制設備之間信息傳輸的暢通性，實現整體集中運行的自動化。
5 結語
火力發電作為我國電力結構的主要部分，在持續發展和應用創新方面需要不斷努力，而電氣自動化技術在火力發電中的應用和創新是重點。電氣自動化技術的推廣，需要根據實際應用情況，了解相應的應用問題，并不斷改進和創新應用方法，節省生產費用，提高生產效益，滿足發展需求，促進我國經濟的持續、穩定發展。
參考文獻
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