发电厂电气综合自动化系统设计原理与应用

发电厂电气综合自动化系统设计原理与应用

江剑锋 张美郴 陆俊瑶

浙江天和电力安装工程有限公司 浙江湖州 313000

【摘要】电力工业电气一体化自动化系统在电厂中的应用日益广泛。测控理论和仪器控制系统相对于最初的电气集成自动化系统有了很大的改进。以DCS为基础的集散控制系统的引入，大大提高了电气综合自动化系统的控制水平。本文简述了电厂电气综合自动化系统的设计原理，并对其应用方向进行了探讨。

关键词：发电厂；电气综合自动化系统；设计原理；应用

0.引言

自改革开放以来，发电厂电气综合自动化控制发展迅速，测控理论和仪表控制系统也有了很大的发展，且不断使用新的材料和技术。20世纪80年代初，基于DCS网络的分布式控制系统得到了广泛应用，并在自动化控制方面取得了很大进展。20世纪80年代中期，发电厂控制系统也开始采用DCS集散控制系统。本文首先对电厂电气综合自动化系统的设计原理进行了简单介绍，并阐述了应用方向。

1.电气综合自动化系统的设计原理

发电厂电气综合自动化系统需要结合智能仪表、计算机设备及热能工程知识对热力学参数进行分析与控制。通过检查、控制和管理，达到安全、增产、增收、增效、节能的目的。通过对电站锅炉及相关机械设备可在任何时候对机组进行自动控制，以保证安全可靠的生产环境。大部分电气集成自动化系统包括三个部分：测控系统、执行系统和控制系统。测控系统与执行系统的原理结构是一样的，都引入了智能设备和微处理器。以计算机为核心的现场总线系统，实现了用户操作的远程控制。发电厂大部分设备必须承受高温、高压、可燃性等因素，才能适应恶劣的生产环境。该系统还具有自动检测、顺序控制、自动报警等功能。伴随着SIS技术的逐步成熟和DCS的迅速发展，电厂信息化掀起了一股新的浪潮，电厂也开始走向数字化。发展的步伐正在加快，但是仍然有些问题有待解决。如锅炉总体控制水平较低、仪表技术和热量测量技术有待进一步改进、安全监测及相关防护设备覆盖面过窄、功能不全、锅炉自动调节等。锅炉等锅炉等投资比率不高，系统开环利用率低，可操作性差。采用单元机组实现了对机组的集中控制和电气控制，采用单机机组只安排一名值班员操作，可实现汽轮机、锅炉等机组的电气、集中控制和电气控制。我国电厂的电气综合自动化水平在国际上（如传感器、变送器等）的研究迅速发展。在生产实践中，随着控制系统和设备的不断发展，需要广泛采用新的理论和策略。

2.发电厂电气综合自动化的现状和问题

2.1发展现状

综合自动化和现场总线，或串行总线技术，并以微型计算机为基础，实现对设备保护和生产安全，以及自动化设备在电力和电力系统中的广泛应用。通过相应的软件可实现工艺测量、逻辑判断、设备动作记录等功能。并通过设备内部通讯接口，与主机或其它系统进行信息交换。

2.2存在问题

第一，电力系统中起保护作用的继电器和其他相关安全设备仍将处于半自动状态，而且还没有完全实现电气自动化，影响了电厂的有效管理和维护。二是设备总体控制水平较低，单元自动调节的利用率较低，程序利用和生产运行效率较低；与电厂一体化电气自动化系统的推广应用有关，这是迫切需要解决的问题。同时也影响了我国电厂电气自动化整体水平在国际市场上的竞争力。

3.电气自动化系统的应用

3.1优化控制过程方面

采用一体化电气自动化技术，提高了模拟控制系统的调节范围和质量指标。目前，模糊控制、状态预测控制、自适应控制和神经网络被广泛应用。部分电站运行效果较好。在竞争日益激烈的电力行业中，电厂需要使用安全最优化控制软件来为企业带来经济效益、强大的多功能、方便的安装调试。对燃烧和汽温的优化起到了很大的作用。当前所采用的 AGC是一种独立模式，负荷通过调度直接传递到 AGC单元。由于电网负荷的快速变化，投入的 AGC机组始终处于相应变化的变负荷状态，导致锅炉蒸汽压力和内部温度波动过大，而诸如挡板、辅机、阀门等机械设备频繁运转。电力自动化需要从工艺上改进。在生产成本不断上涨的情况下，电厂必须从各个角度分析如何降低生产成本，延长设备的使用寿命。电厂目前使用的负荷分配系统意味着电网对电厂发出“所有电厂的负荷指令”，并对所有电厂的整个系统进行负荷分配。以单位煤耗为基础，可按煤耗的单位变化量计算。安排各机组的负荷任务，以降低电厂的煤耗和发电成本。独立AGC模式改变了整个工厂的负荷分配方式。并根据实际情况对 SIS系统进行了重新开发和使用。其自身的应用技术使其能够高效、安全、环保地进行生产。

3.2单位机组监控方面

分布式控制系统在电厂中的广泛应用，提高了对机组的监控能力，但对机组的智能监控水平较低。虽然智能监控软件在国内许多化工、冶金等行业中得到广泛应用，但也取得了一定的经济效益。但我国电力发展的时间还比较短，经过几年的发展，已经有所改善。动力技术应用的不足，使电厂机组的智能监控不断成熟。电厂开始使用智能信息软件及相关设备。举例来说，可以远程控制现场的智能传感器，配置仪器的智能管理软件，或者远程校正安装的位置和零位的漂移。校验精度，计算产生的误差，校验产生的曲线报告，自动跟踪记录仪器状态的变化，如零位是否偏差，电流失真，压管是否堵塞等。智能控制软件能智能调整和校准阀门，在线装配阀门，判断阀门是否卡死，是否磨损阀门芯等。全面评估阀门性能后，可以提供策略来实施维护。转动设备主要有引风机、给水机、鼓风机等，其使用应基于可靠的状态监测技术，从振动、机电诊断、不平衡、轴承磨损、超载等方面进行全面、快速的分析故障原因。如果还没有达到故障的严重程度，就会发出警报，为停止维修提供帮助和指导。智能化报警装置是通过分析、统计、预测报警信号，以分析、判断单元未来可能的发展趋势和发展状况，指导人员的操作。另外，通过专业的故障预测软件、故障诊断软件、状态维护软件等，对运行单元进行全面的安全分析与判断，使其达到最大限度的发挥潜能。智能化设备将改变设备的维修方式，由过去被动维修、定期维修转变为主动维修、预测维修。

3.3管控操作方面

将DCS与MIS管理信息系统的整合与调整中，渗透与整合到一个综合的自动化控制系统中，实现了控制管理、系统网络与调度决策的一体化，从而实现了控制系统的集成。以及控制建立以独立DCS为核心的工厂级管理信息系统是今后工程建设的主要建设方向。该系统利用远程监控系统向监控网络提供信息，将其发送到网格调度系统并接收指令，从而实现整个网格的控制与管理一体化。

4.结束语

电厂自动化水平的提高，既是经济发展、与时俱进的需要，也是提高电厂管理水平、提高企业生产效率和市场竞争力的需要。自动化工程领域不断应用现代技术，极大地拓展了自动化的发展空间。电气集成自动化系统的合理使用，可以提高电厂的资源利用率，提高企业效益，减少生产隐患，促进企业健康稳定地发展。

参考文献

[1]孙清利.发电厂电气综合自动化系统的设计与应用建议[J].商品与质量，2018，（47）：114.

[2]王文.发电厂电气系统中综合自动化系统分析[J].福建质量管理，2018，（015）：83.

[3]潘迎春.电厂电气综合自动化技术应用研究[J].名城绘，2018，（1）：249249.

[4]邵明磊.发电厂的电气综合自动化系统构建及其分析[J].电力系统装备，2018，（6）：104105.

[5]张国彬，南京智控自动化控制系统有限公司[J].自动化技术研究，2008（09）.