论电气自动化技术在火力发电中的创新与应用的论文

论电气自动化技术在火力发电中的创新与应用的论文

论电气自动化技术在火力发电中的创新与应用的论文

引言：火力发电中的电气自动化系统，是发电厂电气自动化领域

近几年来新型的热点与焦点，其侧重于对火力发电厂电气系统的自动

化监控，实现对发电厂内部用电中低压电气系统的保护、控制和分析

等。目前，电气自动化技术已经在火力发电系统中得到了广泛的应

用，其利用自身特有的信息化和网络化系统优势，不仅促进了发电厂

电气信息的广泛应用，也提高了发电厂的自动化运行水平，增强了电

气控制的平安性和可靠性。

1、火电厂自动化控制系统的组成

火电厂自动化控制系统包括有发电厂电气自动化和机炉热工自动

化两大系统。但是由于火电厂过程控制的复杂性，机炉热工自动化系

统内就含有多个复杂控制的子系统，每一个子系统都是相对独立的DCS

／FCS系统。例如单元机组协调控制系统、炉膛平安监控系统、数字电

液控制系统、汽轮机监测仪表系统等；而发电厂电气自动化系统包括

有发电厂电气监控系统和发电厂网控自动化系统(NCS)，这两个子系统

也是相对独立的DCS／FCS系统。发电厂电气监控系统包括发电机组监

控系统(一台发电机组配一套监控系统)和公共局部系统。每套发电机

组监控子系统相应配置有发变组保护、滤波、同期、励磁、直流、UPS

等保护测控装置。公共局部有高压和低压厂用电保护测控装置及厂用

电快切换装置等。另外，ECS和机炉DCS监控系统分别通过网关与SIS

厂控级相连。

2、传统DCS技术应用于厂用电气自动化系统时存在的问题

(1)因为ECS纳入DCS后，控制系统的输出点与AC220V、AC380V

电压串入DCS系统中，就会可能烧坏大批弱电设备。因此需要设计人

员在设计中充分考虑到强、弱电的隔离问题。同样的，在施工过程

中，施工人员也要注意这个问题，防止烧坏设备。

(2)DCS控制软件在用户权限、权限分级可以做得很细致、到位，

但是在操作监护上缺乏足够的认识，需要在设计联络会上明确提出：

要求DCS厂家必须具备ECS操作时所必须的由监护人员确认的程序。

(3)目前主流DCS控制程序的扫描周期在100—200ms左右，达不

到电气保护动作、高压厂用电快切、通气和励磁调节的要求，所以ECS

纳入DCS控制后，必须保存继电保护装置、高压厂用电快切装置、励

磁调节装置和自动同期装置等，确保这些功能的准确性、可靠性和灵

敏性。

(4)由于DCS设备安装、调试等工作在工期上一般要晚于用电送

电，所以ECS纳入DCS控制后，在厂用电设备安装调试的同时开展了

DCS中的ECS局部的安装调试，使其投运在厂用受电前，另外，还需要

注意DCS的机柜室、操作室的土建工程也必须同步或提前完成。

电气自动化技术在火力发电中的系统配置主要可以分为以下三种

形式：集中监控方式、远程智能方式和现场总线控制系统(FCS)方式。

1)集中监控方式

集中方式。是将电气的各馈线在现场设置现场设备接口，通过硬

接线电缆与集控室通道相连，经处理后进人DCS组态，实现DCS对全

厂电气没备的监控。这种监控方式优点是速度对应快、运行维护好、

监控站的防护等级低，从而使DCS的造价下降，但由于电气设备全部

进入DCS监控，随着监控对象的大量增加使DCS主机冗余的下降，电

缆数量巨大，控制楼面积大，长距离电缆引进的干扰可能影响DCS的

可靠性。

2)远程智能方式

远程智能方式是在数据采集较集中且离控制室较远的现场设立远

程采集柜(即现场转换机柜)，现场设备信号通过硬接线电缆与加采集

柜相连，加采集柜与控制室DCS控制器主机柜通过光纤或双绞线。远

程具有节省大量电缆、节省安装费用、节省控制楼面积、可靠性高等

优点，智能化远程还可完成数据处理、自检、自校正等功能。但卡

件、模拟量卡件及电量变送器还是不能减少。

3)现场总线控制系统方式

现场总线是当今3c技术，即通信、计算机、控制技术开展的结

合，是信息技术、网络技术开展到控制领域和现场的表达。现场总线

废弃了DCS的控制站及其输人／输出单元，从根本上改变了DCS集中

与分散相结合的集散控制系统体系，通过将控制功能高度分散到现场

设备这一途径，实现了 的分散控制。

1)统一单元炉机组

创新电气自动化技术在火力发电中的应用，实现由机、电控制一

体化向火力发电厂机、炉、电一体化的单元制运行监控方式转化。这

样，火力发电厂中集散控制系统可以通过机、炉、电单元制的运行方

式对整个火电机组的所有运行参数和状态信息进行汇总和分析，最大

限度地挖掘火电机组潜力，并发挥其自身特有的控制功能，最大限度

地缩小控制室，实现对监控系统的简化，也就能够最大可能地降低本

钱造价{同时，统一单元炉机组也便于火力发电中电厂信息管理系统的

信息采集，从而加强火电电网的统一运行和管理，完成中调AGC的相

关指令和要求，提高电网的工作效率，使其保持在最经济和最正确的

运行状态。因此，统一单元炉机组有利于提高火电机组的.监控水平和

自动化水平。

2)创新控制保护手段

一般来说，在传统的火力发电中所采用的系统控制和保护手段为

报警和连锁，仅仅只能实现超限报警以及联锁跳机的波动性控制和保

护。而通过创新电气自动化技术，可以通过采用计算机的控制保护技

术，实现对电气自动化系统的运营检测和故障诊断等，从而提前发现

火电设备的系统隐患，并改变控制和保护策略，采取诸如系统冗余等

一些主动性控制和保护措施，对系统故障的范围进行自动控制，防患

于未然，保证电气自动化系统能够继续保持运行状态。另外，也可以

使实现电气自动化系统设备从预防维护的被动和事故后维修转化为预

防维护的预知和设备维修的同时进行。

现从办公自动化环境到控制机直至元件级的整个电气自动化系统范围

内的网络通讯产品，保证电厂管理层实现Inter／Intra对电厂现场控

制设备的实时监督，并确保电厂控制设备、管理系统和计算机监督系

统间的数据信息传输畅通无阻，实现全集成自动化。

电气自动化技术在火力发电中能够发挥非常重要的作用。当前火

力发电厂在电气自动化系统的应用方面也取得了较大的进步，最大限

度地挖掘了火电机组的工作潜力，实现火力发电厂中机、炉、电一体

化的单元制运行监控模式，加强了火力发电厂中电网的统一运行和管

理，提高了系统工作效率、控制水平和自动化水平，降低了火电厂的

本钱造价，提高了火力发电厂的市场竞争能力。

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