火电厂电气自动化技术研究

火电厂电气自动化技术研究

宋佳宾

内蒙古大唐国际锡林浩特发电有限责任公司，026000

 摘要：在目前的火电厂发电系统在不断改革和创新的过程专用，对不断发展和提高的自动化发电技术进行了广泛和深入的应用，尤其是在目前的新建火电厂中，更是需要对自动化技术进行应用来提高其市场竞争力。因此，在上述发展形势下，使得目前火电厂发电技术的研究重点也在向对自动化技术的灵活和科学运用方面转移。本文就基于目前火电厂电气自动化的组成和技术方案，来对火电厂中应用电气自动化技术的发展现状和实践应用情况进行研究。关键词：火电厂；电气自动化技术；应用

 一、火电厂电气自动化技术的优点

        （一）降低火电厂发电的成本

        火力发电的原料通常是使用煤炭和石油等资源，但是由于传统的火力发电技术较为落后，对这些化石燃料的利用率较低，严重影响了火电厂对电量强度和发电总量的控制。把电气自动化技术运用在火电厂发电当中，不仅可以依靠本身的技术对发电过程进行更好地分析和控制，帮助火电厂控制发电强度和发电总量，还能够在这一基础上提高对这些化石燃料的资源利用率，进而最大程度的降低火力发电厂发电成本，减少资源浪费。

        （二）能够有效地提高火电厂发电效率

        由于全球经济一体化进程的影响，我国的经济发展遇到了前所未有机遇。因而我国抓住机遇不断发展经济，但是这一过程中我国对能源的需求量也在不断的提高，这一比例也在呈指数增长。例如：炎热的夏天，空调等智能设备被社会广泛应用，全国各地用于空调制冷耗电量快速攀升，为了满足各个地区的用电需求，如果继续使用传统的发电技术，根本不是一个长久之计。因此火电厂，依托现代技术大力引进进气自动化技术运用到发电之中，通过电气自动化技术对发电设备的合理控制，很大程度上提高了火电厂发电设备运行数据的能力。这也为我国当前显示下火力发电厂的改革创新提供了建设基础，也避免了相关资源浪费情况的出现，使得火电厂整体的发电效率有效提高[1]。

        （三）促进了火电厂资源的优化和配置

        火电厂在运行过程中使用的设备大多是大型发电机组，并且数量较多，类型复杂，设备运转连续性较强。因此，这些长期运转的机械，如果出现超负荷运转现象时，若不能得到及时的保养和修理，就会对后续的发电效果产生极大的影响，如果控制不当还有可能造成发电设备损坏和报废。因此，在引入电气自动化技术之后，能够让工作人员实时精确的监测设备的运行情况，使设备能够进行合理的调度，时刻保持着最佳的运行状态。另外发电厂引入电气自动化技术能够很好的监测全部设备的具体运行状态，帮助维修工作人员第一时间发现设备所存在的问题并进行报警，当管理人员看到警报信息之后，就能够及时的排查故障源头，并给予抢救和维修，以此来降低设备故障所产生的损失，进而有效的提高火力发电厂的经济效益[2]。

二、电气自动化技术在火力发电中的发展现状

　　在火电厂中应用电气自动化技术不仅可以实现电厂设备检测、控制和管理的自动化，而且实现了人工工作量和人力资源成本的降低，提高了电厂的工作效率。而且还可以实现对电厂的远程监管控制来降低作业人员工作时的安全事故概率。在火电厂中应用电气自动化技术还可以保证在出现故障时可以及时判断故障点以及故障原因，并向控制中心进行故障信息的传递以及对信息进行分析，提供故障处理的辅助建议，实现故障排查和处理效率的提升。

　　在近年来火电厂的规模在不断扩大的同时，电气自动化技术的应用范围也在不断扩大，主要表现在首先就是在电气自动化技术不断发展的同时，电厂各个设备上安装和应用的电气自动化装置也越来越多，但是同时也导致对这些装置的检修和管理维护难度的增加。这就需要在应用合适的电气自动化硬件设备的同时，还要通过自动化监控软件来检验电气自动化装置的运行情况来确保电厂运行安全。还可以在电气自动化技术不断发展的同时来进行自动化软件的更新，实现电厂电气自动化水平的提升。其次就是在目前电厂快速发展以及对厂内配置的要求不断提高的同时，针对其中的装置作用专一性和安装之间的矛盾问题，以提高装置的安全性和效率为目的，需要做好对电气自动化技术的监测工作，这就需要在对网络交流技术进行完善的同时来确保电气自动化系统的稳定运行，以及通过对电气自动化系统的优化来提高其实用性和可持续性。最后就是为了确保电气自动化体系被进一步使用，在人们提高对电气自动化体系重视的同时，通过对电气自动化技术的增强来实现对电厂运行过程数据的监管和记录，实现数据交流效率和准确性的提升[3]。      

三、发电厂电气自动化技术的应用重点

（一）电网调度自动化

在发电厂电气自动化技术应用中，最为重要的内容就是电网调度自动化。这种自动化技术是以计算机与通信技术作为基础,对电力系统在运行过程中的实际情况进行采集,以此为相关决策人员给予参考依据。同时电网调度自动化技术也是电力系统中核心部件，合理控制发电厂发电系统,从而保证电力企业的正常生产,并使得电网调配最优化，保证电力系统的稳定运行。

（二）ECS系统

        ECS系统是随着电气自动化技术发展而出现的先进技术。ECS系统是借助计算机电子信号技术，实现对发电厂内部的各个设备进行统筹管控。ECS系统有分层分布式架构体系，由站控层、通信管理层以及间隔层三个层次组成,且这三个层次各司其职，负责不同的功能以及作用[4]。针对站控层来说，主要是负责软件与控制系统之间的信息流通；通信管理层联系衔接网络与系统；间隔层则是为电厂发电系统给予电压保护、自动控制以及电流切换等功能。

        DCS系统就是集散控制系统，也是发电厂最为基础的控制系统。DCS系统是利用计算机通信技术等分散控制或分级管理电厂的各个主要工作设施，但因为DCS系统内部线路较为单一,也导致其电力传输性能较差。另外DCS系统中的信号类型较为稀少，若是想要确保控制信号种类满足实际要求,就需要在原有的架构上增加电缆等设备,但这也会导致自动化控制成本。当前DCS系统中的ECS系统主要有两种方式，首先是部分DCS系统软件，通过软件能够完成电气自动化控制，同时通过通信网络将控制指令传达给各个设备中，进而完成对电力设备的开启、停止、分合以及闸门等操作；其次是完全DCS系统软件，通过软硬件相互使用的方式充分发挥出电气控制设备的功能。但这两种系统软件各有千秋,比如部分DCS可以脱离部分DCS系统独自运行，但运行与装置本身之间存在较高的关联性；完全DCS系统软件使用更为灵活，但对于软硬件设备设施的要求较高。

（三）统一大型火电厂单元炉机组

大型火电厂的单元炉机组数量繁多，使用人力管理的话不能有效进行统一。在这种情况下就会导致煤以及其他资源不能得到有效利用，无法发挥最大的效用，从而使得火力发电的成本大大增加。自动化控制技术就是通过将所有单元炉机组整合，通过一体化控制单元炉机组，可以及时发现机组实时动态，准确分析单元炉机组的运行参数，对实时动态信息汇总。同时对大型火电厂内部信息进行管理，监控火电厂的电网运行，出现问题及时警报。通过电气自动化控制技术，对以上信息进行分析处理，可以明显使资源得到最优配置，在设备平稳运行的前提下提高工作效率，从而达到减少火力发电成本的目的。控制单元炉机组统一的前提条件是，电气自动化控制技术可以提高通信速度，将机组中的系统进行有效控制。这是由于电气自动化技术可以根据设计编程，模拟设备的工作状态，再通过控制计算机系统，将原材料的分量加以控制，以便控制加工的全部过程。使用电子自动化技术实时有效监控单元炉的运行状态，可以有效提高火电厂火力发电的可靠性。通过电气自动化技术将大型火电厂单元炉机组进行统一，为后续监控材料实时用量也起到了非常重要的作用，当单元炉内下降到临近状态时，自动化控制系统就会出现明显标志。例如，自动化控制单元炉温度，以减少NO。的生成，燃料煤的添加等。

（四）监控瞬时煤流量和累计流量在上述提到电气自动化技术可以统一大型火电厂单元炉机组，当大型火电厂单元炉机组得到统一时，就可以通过系统监控所有皮带机每个时间段的工作状态，从而监控瞬时煤流量和累计流量。同时监控皮带驱动电机的正常工作电流，皮带驱动电机控制的是抬落犁煤器。通过抬落犁煤器对储煤筒内的储煤量进行监控，当储煤筒内达到了储煤的最低限或最高限，自动化控制系统都将会发出警告，及时提醒工作人员。皮带机是整个火电厂电气自动化控制技术中非常关键的控制环节，同时也是监控瞬时煤流量和累计流量的基础设备。大型火电厂一般输煤量大，皮带机的输煤皮带范围也巨大，因此设备运行的功率也就越大，所以通常在皮带机上也设置多项检测和监测设备。使用电气自动化控制技术在皮带机检测设备上可以对皮带机起到各项保护作用，监控皮带机的各项工作状态并进行设定，以防出现输煤跑偏打滑的情况发生。皮带机上的监测设备就是实时监测煤的流量，并统计累计流量，以便对煤原料消耗进行统计和控制。火力发电的单元炉中极为容易产生一氧化氮和二氧化氮，而最终影响这类气体产生的就是单元炉的温度，通过监控煤的实时流量，来达到控制输煤量和输煤时间，从而控制单元炉温度的目的。

      （五）自动化控制火电厂输煤量。通过统一火电厂单元炉机组和监控瞬时煤的流量和累计流量，自动化控制火电厂输煤量，可有效提高火电厂工作效率，减少火力发电成本。自动化控制火电厂输煤量有控制上煤和控制配煤两个部分。控制上煤就是通过自动化控制技术，根据生产路径不同选择上煤流程和方法，在选择上煤流程后，需要通过系统测试该方法的合理性，若选择合理则按照该流程进行上煤。控制配煤就是根据单元炉工作需求、煤仓储煤量，定制加煤时间与间隔，并且设置尾仓，再实行增煤指令。在输煤时，要实行由前至后的自动加仓配煤。当发生高限预警警告时，自动化控制通过控制皮带驱动电机，控制犁煤器停止落煤。发生低限预警警告时，自动控制优先对单元炉落煤。通过自动化控制，保持所有单元炉的输煤在相当接近的时间完成，并控制不同单元炉的输煤量。控制配煤还有一点就是可以通过自动化控制远程手动配煤，这样就避免了实际操作时系统出现误差的问题。至此，完成电气自动化控制技术的研究。使用电气自动化控制技术控制两种不同体积的单元炉，虽然控制时间略有差距，但仍能维持在10 s之内，说明电气自动化控制技术应用在大型火电厂中具有优秀作用。

四、电气自动化技术在火电厂的运用

        （一）在火电厂常规控制中的应用

 火电厂引入进气自动化控制技术，能够有效提高电子系统的控制能力和故障排查能力，改善了传统电气系统的一些弊端，提高了火电厂电气控制系统的工作效率。例如：在发生故障时，维修人员不需要亲临现场，只需要通过计算机远程操控，就能够及时发现故障所在地方及原因，进而有计划性的制订解决措施，合理解决故障。

        （二）电气自动化技术在分散测控系统中的应用

        分散测控系统是火电厂发电必不可少的一个重要组成部分，它主要是采用分层的结构形式，由不同的单元组成，而电气自动化技术可以在其中直接应用。当分散操控系统运行时，电气自动化技术可以对设备的运行情况进行实时监控，并且根据监控的结果来调整结构工作状态，这对测量生产目标和设备故障发生率，并为及时制定解决方案，争取了宝贵时间[2]。

        （三）电子自动化技术在火电厂保护设备时的应用

        在当前社会发展条件下，火电厂在继电保护、连锁保护和防雷等多个方面都应用了电气自动化技术。如果发电设备运行的状态发生问题之后，电气自动化系统能够主动快捷的关闭设备开关，是出现故障或异常的发电设备立刻停止运转，在这个过程中，电气自动化系统还会发出警报提醒相关管理人员和维修工作人员，及时对故障设备进行维护和管理，从而有效的降低设备故障对火电厂正常运转带来的不利影响和损失。另外电气自动化技术所拥有的良好包容性能够让它与不同的先进技术有效融合，并及时快捷的减少影响火电厂正常运转的因素，为火电厂正常运转提供了保障，提高了不同系统设备之间运行指令快速传输。

五、火电厂自动化系统的发展趋势

       近年来，随着市场竞争的日益激烈，火电厂为了不断提高自身的经济效益，同时又要保证自身的安全生产，需要不断的改进电气自动化系统的使用范围和控制技术，真正实现电气监控一体化的功能。电气监控一体化并融入DCS系统DCS系统在锅炉、汽机的监控和运行方面已经具有了较为成熟的技术，但是在电气控制方面的技术仍然相对较为之后。在火电厂电气设备中，对电气设备的调节功能是通过系统自动化控制的方式实现的。继电保护是电气部分的最重要组成部分，保护信息，包括事件、录波都是十分重要的电气信息，这些信息在DCS的I，0采集控制中无法全部获取。电气部分的监控功能覆盖网络站监控、厂用电自动化和机组监控。电气部分广泛采用现场总线通信，不仅能够使电缆得到很大程度上的节约使用，同时将保护装置安装在一次性设备上，在节省了空间的同时。也使得接口数量更多，能够增强对其他装置的集成能力。

六、结束语

 火电厂为国家各个地区的能源供应提供了重要保障，是国家电力能源输出的重点企业之一。在当今社会发展过程中，应当积极合理的引进先进技术，科学的将电气自动化技术应用在发电设备之中。这样做能够更好的促进火力发电厂转型升级，对火电厂各设备的运行状况控制能力也有很大增强作用。同时火电厂大力引进电气自动化技术，能够有效地提高其设备的工作效率，使其发电的品质得到了保证，也为当今社会经济发展对电能的需求提供了有效保障。

        参考文献：

      [1]刘永强．浅谈我国电气自动化的现状及发展前景[J]．黑龙江科技信息，2020，02(07)：65．

      [2]周亚峰．浅谈电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J]．中小企业管理与科技(下旬刊)，2019，11(06)：31 3—314．

      [3]袁帅，丰鹏海，吴焕清．电气自动化技术在火力发电中的创新及应用．科技创新与应用，2019，34(05)：14．

       [4]雷彦昌，聂伟雄，黄松发.防爆电梯检验中危险源及安全保护管窥[J].中国设备工程，2019，000（002）：95-96.