火力发电厂厂用电电气控制系统综述

火力发电厂厂用电电气控制系统综述

毕冬雪

（中国能源建设集团北京电力建设有限公司北京市100024）

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，火力发电厂建设越来越多。火电厂厂用电气控制系统也得到了较为广泛的应用。本文主要对火力发电厂厂用电气控制系统的结构、特点和现状进行了分析，并对厂用电气控制系统的后续发展提出了几点建议。

关键词：火力发电厂；电气控制系统；自动化

引言

火力发电厂是影响国家电力事业发展的重要内容，火力发电厂的工作效率及技术水平对国家经济与社会环境都有着极为重要的影响。随着经济技术手段以及社会环境的发展变化，人们在重视火力发电技术的同时也对火力发电厂的环境、效率等因素产生了越来愈多的重视与考量。如何利用现代化技术手段对火力发电厂的综合效益进行有效的提升，是电力行业与相关研究人员长久的研究课题。

1发电厂厂用电电气部分设计内容、功能及相关技术指标

第一步，应当结合电网运行实际情况对预建电厂规模予以明确，诸如气象情况、产用电率、装机容量及机组年利用小时数等。然后，要对设计相关技术指标予以明确，诸如确保供电安全可靠、经济适用；功率因数达到或超过0.9。最后，要对设计内容予以明确，主要包括有：1）明确主接线，结合设计任务书，对原始数据资料开展回顾分析，在技术条件允许前提下制作可达成的若干个方案，再通过技术经济指标对比，确定最理想方案。2）选择主变压器，对变压器台数、容量、型号等开展选取。3）选择电气设备，对一系列电气设备进行选择及校验，包括断路器、电流互感器、电压互感器、隔离开关、电缆、母线等，并将选择电气设备对应数量、型号制表。4）计算短路电流，结合电气设备选取及继电保护整定需求，获得短路计算点，制作等值网络图，算出短路电流，在进行汇总制表。

2传统DCS系统的应用缺陷简析

①随着电气自动化水平的不断提升，直接交流采样技术得到了广泛的应用，其具有精度高、速度快的应用优势，但是DCS系统需要对电压电流经过变送器转化之后才能够接入到系统中，并且存在有二次接线复杂、造价较高以及抗干扰能力过差的应用缺陷。②在厂用电气系统的运行过程中，电气暂态过程较快，控制处理时间还需要保持在毫秒级，但是DCS系统的反应时间还处于秒级这一阶段，难以充分满足厂用电气系统的各种控制需求。③DCS系统多是按点收费的，对于温度、压力或者电流量等信息点需要提供一路专用的电缆芯来进行控制，这种控制模式会导致大量的控制电缆被耗费，浪费了大量的空间以及施工时间。④DCS系统对于电气测点有着一定的限制性，这导致了电气系统自身的故障诊断与分析、经济性分析等诸多功能都无法得到有效的实现，直接制约了火电厂电气系统的运行与管理水平。

3火力电厂厂用电主要影响因素分析

①锅炉燃烧效率影响。锅炉是火力发电厂的重要动力组成部分，在锅炉燃烧的过程中，燃料、燃烧器具以及燃烧方式的选取都影响着燃烧的效率，当由于燃烧方式不当等因素造成燃烧不完全时，燃烧过程中的消耗会有所增长，进而使发电厂的电能消耗随之增加。锅炉的烟道与内部结构密封度是造成锅炉燃烧效率不高的重要影响因素，当锅炉烟道或密封度不够的时候，锅炉内部的温度下降，造成锅炉燃烧效率的低下。②汽轮机组影响。汽轮机组工作时，凝汽器在真空环境下会使得热量的损耗有所减少，而热效应会随之上升。这一环节的有效实现会使循环水泵的电能损耗上升，凝水器的水位高低控制等因素都会对汽轮机组的整体运行产生影响，使得机组的电能消耗有所改变。③相关人员因素影响。人员是企业管理的重要因素，在火力发电厂的运行管理中人员专业技术水平和职业素养的高低，对电厂厂用电的高低有着不可忽视的影响。一方面，具有专业知识和技能的工作人员，能够通过专业的知识与操作技能使发电厂工作各项环节效率和质量得到保障，增强火力发电厂工作的效率性，进而对厂用电进行有效的控制。另一方面，职业素养较高的人员能够具有较高的职责意识，对工作中出现的电能浪费、损耗等进行有效的规避和控制。

4现有厂用电气控制系统的构成简析

近年来我国的网络通信技术得到了迅速的发展，现场总线以及工业以太网等系统在变电站综合自动化系统中也得到了较为广泛的应用，自2000年以来，我国部分电力自动化制造厂家跟电力规划设计部门也对传统的厂用电气控制方案进行了不断的优化与完善，形成了现阶段的厂用电气控制系统，其主要分为以下三层。①间隔层：间隔层主要包含有各种具备有专业化功能的智能装置，具体的设备有厂用电中压6KV/10KV系统系列保护测控装置、厂用电低压400V系统智能控制器跟测控装置以及厂用电源快速切换装置等等。这些智能装置多是借助于嵌入式软硬件开发的模式来实现的，并具备有现场总线或者以太网多外通信接口等。间隔层实现了整个厂用电气系统的有效控制，提升了整个控制过程的智能化水平。②通信管理层：一般情况下通信管理层能够实现各种智能设备之间的信息交流工作，并能够协助其控制功能得以最大限度的发挥。在现阶段，该层多是通过以太网和现场总线的模式来实现信息的通信，从而获得良好的厂用电控制系统管理效果。③站控层：站控层主要包含有各种专业应用软件和计算机软件，其也是厂用电气控制系统得以顺利应用的重要保障。在站控层中专用的应用软件有数据采集和监控、厂用电抄表、录波分析以及电动机故障自动化诊断等应用功能软件，而计算机硬件装置则主要有服务器以及工作站等等。这些硬件和软件能够实现后台系统以及发电厂的其他管理系统通过通信接口软件来进行各种运行数据的有效与快速传输，从而对整个厂用电气系统进行全面有效的控制。

5发展展望

5.1明确主接线

电气主接线设计原则为：应当结合发电厂电力系统实际情况，第一点要达到电力系统有序运行及经济调度要求；结合规划容量、输送电压等级、预建规模、供电负荷作用、确保供需平衡、进出线回路数等前提确定；最后应当达到安全性、可靠性、经济性的要求。对电厂技术标准开展系统分析，制作出三套方案，然后结合技术水平选择最终适用方案，在对此发电厂主接线开展设计过程中，应当考虑下述几项问题：1）确保整个系统运行安全、可靠，不可为此电厂或站内主接线故障导致系统无法运行；2）确保负荷供电安全、可靠及电能质量，尤其是关键负荷供电部分。3）每一项设备，尤其要关注高、中压联络变压器在许可范围内与否。此电厂10kv电压等级采用单母线分段接线接线形式，110kv电压等级采用单母线分段接线接线形式，220kv电压等级采用单母线接线接线形式。

5.2实现对厂用电气的全通信控制

但是介于通信速度和系统可靠性还存在有一定距离，现阶段的厂用电气控制系统在跟DCS系统连接过程中存在有一定的硬接线，因此需要对热工工艺连锁问题进行有效的解决，借此来达到全面控制的效果。

5.3增加电厂的工作电压的稳定性

电压的稳定性是火力发电厂生产运行的重要条件，通过技术手段对电压的稳定性进行保证是电力企业的长久研究课题。自动电压控制系统的应用能够通过自动化信息技术提升电压控制的效率与质量，保证电厂电压的整体稳定性，进而实现对厂用电的有效控制。在火力发电厂生产运行过程中，当产生电压不稳的问题时，厂用电量也会随之升高，自动电压控制系统的应用能够在电压负荷产生变化时，及时开展信息收集分析，并在此基础上迅速地对电压进行调节，有效地使电压始终保持在稳定的水平，满足电厂生产机组的工作需求，减少不必要的厂用电的产生。

5.4选择电气设备

对一系列电气设备进行选择及校验，包括断路器、电流互感器、电压互感器、隔离开关、电缆、母线等，并将选择电气设备对应数量、型号制表。科学合理选择电气设备可有效确保电气导体不管在何种状况下，均能够安全可靠、经济有序的运行。在开展设备选择过程中，应当结合电厂实际情况，基于安全可靠前提，引入科学可行的技术方法，选择适用的电气设别。本案依据常规运行条件开展选取，包括环境情况、额定电流、额定电压等；依据短路条件开展校验，包括热稳定、动稳定等。

结语

综上所述，随着我国火电行业的不断发展，电厂对于厂用电气控制系统的要求也逐渐提高。然而现阶段厂用电气控制系统在应用过程中还存在较多的问题，难以获得良好的全面监控效果。针对这一问题，要求各企业以目前国内火电厂的发展现状为基础，针对各火电厂具体需求对现有的厂用电气控制系统进行不断的优化与完善，提高火电厂的自动化运行水平，保证我国电力行业的持续稳定发展。

参考文献

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