智慧发电厂全厂控制系统技术研究

智慧发电厂全厂控制系统技术研究

刘立鹏 赵艺璇 赵宏亮 李民 仝耀飞

内蒙古京泰发电有限责任公司 017000

摘 要：伴随着互联网、物联网以及云计算技术的融合发展，“智慧型”发电厂建设已成为了当前信息化时代发展的主要方向。在智慧发电厂建设过程中，需要根据电力行业的基本特点，结合智慧发电厂的运行管理数据、生产数据来构建全厂控制系统。对此本文主要介绍了智慧发电厂的层级结构，随后讨论了其中的智慧控制系统层，最终提出智慧发电厂全厂控制系统技术应用措施，以此来解决智慧发电厂在发电升级过程中面临的困难。

关键词：智慧发电厂；全厂控制系统；监测预警；发电设备；自动化控制

现如今，现代化智慧发电厂的内涵十分广泛，从不同维度来分析也会拥有不同的内涵。比如在发电厂生命周期方面，智慧电厂囊括了设计规划、设备制造以及运行维护等多个工作环节。从系统层级角度来看，智慧发电厂包括发电工艺和设备层、智能感知设备、智能监控设备以及智能管理决策层等等。从智能功能维度分析来看，又能够分为感知层、通信层、信息层和业务层。因此智慧型发电厂建设是电力企业实现安全、精细化生产的必然方向。

1. 智慧电厂的基本概述

1. 智慧发电厂的定义

从权威定义角度来看，智慧发电厂可以理解为：面向于发电厂整个生命周期，融合了信息通信、人工智能、检测、运维管理等技术，将发电系统作为主要载体，在其中的关键环节和发电过程，形成具有自主性的学习、分析、通信协调能力，实现动态化适应发电环境变化，并且能够与智能化电网相协调，进而优化全局或局部目标，确保能够将安全、绿色且灵活的电力源源不断地输送给电厂^[1]。从这一概念分析来看，智慧发电厂始终围绕着整个发电生产过程，利用智慧型感知、检测控制以及生产监管来实现发电厂整个发电过程的智能化发展。

2. 智慧发电厂的结构

与传统发电厂层级结构对比，智慧发电厂存在一定的特殊性。以往所知的发电厂通常都是简单划分为就地检测设备、执行机构层级、DCS控制系统层级、SIS监视系统以及MIS信息管理系统等不同的层级。而智慧发电厂则是对上述层级进行了数字化、智能化升级，添加了各种各样的先进控制措施和算法，是一种更加先进的测量方法，其中也应用了大量的测控设备。在此基础上，融合了智慧综合管理层级。智慧综合管理层级可以对发电厂日常管理过程进行智慧化转变，具体包含着数字化培训、智能仓储以及智能化互联等四个管理方面^[2]。

2. 智慧发电厂全厂控制系统技术

1. 先进的控制算法

因为发电厂的控制对象十分复杂，并且对象繁多，外界条件也在不断变化。再加上要满足节能减排的大趋势要求，导致控制系统对控制品质的要求越来越高。现如今，传统控制措施和算法已无法满足当今高发电控制指标和节能标准需求。所以在智能化控制系统中需要融入更加先进的控制算法和智能设备管理等技术，在此基础上再应用节能优化控制技术，这样才能够满足智慧发电厂更好的发展要求^[3]。

良好的实施控制与先进算法通常包含着：自抗扰控制、鲁棒控制以及PID鉴定等控制算法，此外还包含着多样化目标探寻算法以及机器深度优化学习算法模块。

2. 智能控制技术

智能化控制技术指的是在发电厂全厂控制大数据平台上，利用神经网络、模糊控制、智能体以及贝叶斯概率等人工智能和算法控制技术。通过智能控制技术可以采集并分析FCS系统中的数据信息，通过以上几种先进的智能控制算法，来计算出最佳的控制模型与结果，并且将数据应用于FCS系统当中，实现控制系统方案的自动优化。此外智能控制系统还能够充分挖掘发电厂运行设备的潜能，提高设备运行的工作效率和机组运行安全性、经济性。

通过在发电厂各个方面应用智能控制技术，可以对自动发电控制、机组锅炉燃烧控制等复杂控制系统进行优化。

3. 现场总线技术

在发电厂智能化发展过程中，最基础的技术应用就是现场总线技术。利用现场总线控制技术可以在数字信号形式下完成通信，告别了传统以模拟开关量等硬接线形式的信号传输，使传输过程中的信号错误率显著降低，数据量也会在此影响下大大提高。此外，现场智能化设备不仅能够传输测量过的参数，还能够将设备中的多个状态信息传输到控制系统当中，为控制系统本身所关联的设备组进行数据分析、状态分析，为制定检修维护计划提供了可靠的数据依靠。

4. 监测预警技术

通过现场总线技术的检测功能和设备控制功能可以向控制系统传输大量的设备运行状态信息，然后智慧控制系统可以分析这些数据信息的优劣情况，如果有相关联设备参数到达了一定阀值的时候，就可以向运行人员发出预警，并在此过程中对出现故障的原因进行诊断^[4]。并且在自学习技术的支持下，此功能能够对发电设备的运行情况进行智能检测，第一时间发现设备潜藏的安全隐患，利用数据分析技术找出故障隐患所在位置，为运行管理人员处理工作提供可靠的数据支持，也能够为管理层提供重要决策。

5. 自动启停技术

自动启停功能可以将自动控制和顺序控制有效结合在一起，根据FCS系统所采集的设备运行数据，融合自主学习和自动校正功能，来自动关闭存在潜在问题的发电设备，自动开启备用设备，以此来减少人工判断工作，减少人工误判情况发生概率以及人工操作工作强毒，进而机枪自动化机组的运行水平。

结束语：

综上所述，伴随着社会经济的快速发展，智慧发电厂建设规模越来越大，全厂控制技术也在移动互联网技术发展下变得越来越成熟。本文主要探讨了智慧发电厂的核心层级--智慧控制系统方案，从目前电厂控制系统实际情况出发，探讨了朝智慧发电厂转变过程中所面对的困难。此过程还需要相关人员深入探索，也需要国家出台更多有利政策，以此来全面支持发电企业，使其能够拥有充足的动力去建设并改善智慧发电厂。

参考文献：

[1]陈忠.智慧安全管理系统在火力发电厂中的应用研究[J].中国电业,2021(03):86-89.

[2]王立军,李晓敏.智慧安全管理系统在火力发电厂中的应用研究[J].电力设备管理,2021(01):104-106+117.

[3]赵东.火力发电厂中智慧电厂存在的问题和优化对策研究[J].电气技术与经济,2020(06):9-11.

[4]殷利杰,甄亚.智慧发电厂全厂控制系统技术探讨[J].电子世界,2020(07):112-113.