摘要：近年来，社会经济快速发展，各领域对电力需求的规模和数量也呈现高速发展态势，为了更好地迎合社会需求，确保电力供给的及时性和有效性，火力发电厂也加速了设备和技术更新速度，自动化和信息化已然成为当前的主要发展方向，在此驱动下，电气技术尤其是电气自动化装置及系统在火力发电中得到深化应用，并成为推动电力资源优化配置、提升火电发电效率、控制发电成本的关键所在，但也面临着一些发展困境，传统火电厂电气技术应用主要是对机、炉系统的简单控制，而信息互访和交换量有限，影响了设备运行参数的全面反馈，致使一些故障问题无法得到及时解决，由此，电气技术在火力发电中的应用亟待创新，本文以电气技术应用的基本原理为出发点，分析其在火力发电中应用的必要性及现存问题，从而提出创新应用的路径，为电气自动化系统的优化应用提供相应理论支撑。
关键词：电气自动化技术；火力发电中；创新；应用
1 电气技术在火电厂中应用的基本原理及现存问题
1.1 基本原理
当前，随着火电厂信息化建设的加速推进，电气技术尤其是电气自动化技术得以广泛应用，如设备保护、常规控制、事故预警等都是电气技术应用下的外在功能表现，具体而言，电气自动化系统的基本应用原理为：监视控制设备为主要核心，并辅以数据交换信号反馈，两者是系统的主要构成，监控设备通过接受内部控制系统的指令，利用主接线图、曲线等方法对设备运行情况及数据信息进行测量，且系统自配绘制工具可将电流、电压、设备异常情况及时发出安全预警信号，以规避和预防事故的发生，而且，若在发电过程中遭遇安全事故，电气系统将自动切断电源设备开关，并向主控系统发送警报信号，及时反馈事故处理情况，以将事故的负面影响控制在最小范围内。同时，电气技术应用的自动化系统还是数据交流、互动的集散地，其能够为数据反馈提供有效支撑，例如可借助测控装置自身的计量功能或脉冲信号统计电量、远程修改和自动核准定值、电气主站系统的相关设备维护、风险隐患诊断、电动机性能检修等都可以借助电气自动化系统实现，并将所获得的数据信息及时反馈给监控设备，以便对火力发电过程进行全程、立体化的数据监管。
图1发电厂电力网络自动化系统
1.2 现存的问题
电气技术在火力发电中的应用由来已久，虽然已经取得了一定的成效，但是也面临着诸多问题亟待解决，这也是电气技术创新应用的主要根据，具体如下：a)一直以来，火力发电厂机、炉、电系统都是利用传统的集散控制系统来控制的，尚未充分意识到电气自动化监控系统的重要性，致使设备发生故障时不能及时维护与检修，甚至引发安全事故问题，针对此，未来应该积极引入电气技术，以实现火电厂管理信息系统和主控系统的一体化发展；b)火力发电厂主控系统依据控制方式可划分为DAS、MCS、SCS、BMS及DEH等系统和其他辅助系统，控制方法简单易于操作，而将电气自动化系统融入其中来进行控制，可以实现保护和安全装置的集控运行，如传统的电气电源切换装置ATS、故障录波装置和自动励磁调节装置AVR等与集散控制系统间的信息互动、交流数量较少，这直接影响了电气自动化系统信息反馈量，从而不能有效获取设备测量、参数，增加了系统操作难度，一旦发生安全事故将无法及时进行故障诊断、分析和处理，影响火电厂的安全运行；c)电气自动化系统融入集散控制系统之后，控制系统的输出点与AC220V电压混入到计算控制系统之中，使操作设计人员不能及时监管，容易引发强弱电的隔离问题，为此，无论是电气技术设计人员还是实际操作人员，都应该关注此种问题，以规避火力发电厂不必要的运行风险。针对此，要提升火电厂自动化水平，就必须改变传统控制方法，重点改变以往电气系统不同变送器和控制电缆的安装、硬接线一对一采集电气信号的形式等，转由现场总线技术和智能设备相结合的方式予以替代，而且随着信息化技术深入推广应用，促使火电厂电气系统通信控制和网络结构升级改革，利用网络技术优势，可实现电力信息全方位、立体化互动、交流，为此，电气技术在火电厂未来的应用中应该挖掘其深层次的优势，加速提升自动化水平，实现电厂运行管理的全面监管。
2 火力发电运用电气自动化的重要价值
火力发电领域的电气自动化，指的是通过自动化方式来监控火力发电，依照自动化的流程来监控发电运行。因此，电气系统设置了自动化的设备，可以收集实时性的火电厂运行信息，然后给出明确的图表。一旦发现异常，自动化系统还能迅速予以报警，发出异常的告警信息。由此可见，电气自动化适合用来监控火力发电，在实时监控的前提下保障顺利的发电运行。具体而言，电气自动化具备如下的重要意义：
（1）电气自动化有助于优化资源，对于火电资源进行了灵活配置。从本质上讲，资源配置的实效性与火力发电的综合效能密切相关，二者是不可割裂的。在传统的流程中，火力发电消耗了较高成本与较多资金，但却很难获得优良的资源配置实效。经过电气自动化的改进，火力发电将会表现为优良的资源配置，对于现阶段的火电资源及各类设备也进行了充分运用。
（2）电气自动化保障了发电效能的提高。近些年来，城乡居民普遍拥有了更高的日常生活水准，这种现状也相应增加了城乡供电总量。作为火电厂而言，有必要提供更优质的日常用电，以此来满足新阶段的供电需要。电气自动化包含了自动性的精密设备，可以用来调控发电系统。因此，电气自动化有助于火电厂摆脱传统模式的约束，进而提升了供电质量，符合现阶段的供电趋势。
3 创新电气自动化技术在火力发电中的系统配置
3.1 I/O集中监控方式
I/O集中监控方式是一种全新的监控方式，将电气的各馈线与设备设备I/O接口相互连接，硬接线电缆与集控室DCSI/O通道相互连接，经A/D处理后进人DCS组态，利用DCS对所有电气设备进行实时监控。这种监控方式的优势是反应灵敏度高、运行维护效果佳、对监控站的防护要求低，使DCS的投入成本降低。由于所有电气设备都在DCS监控中，随着电气设备数量的增加，DCS设备冗余会下降，电缆数量将变大，控制面积将变大，电缆将变长，进而降低DCS设备的精准度。
3.2 远程智能I/O方式
远程智能I/O方式能够对数据进行集中收集，同时，通过远程控制的方式，在控制室以外的现场设置远程I/O采集柜，现场设备I/O信号与加采集柜依靠硬接线电缆进行连接，加采集柜与控制室DCS控制器主机柜依靠光纤进行连接。远程I/O的优势是节省电缆用量、
节省安装费用、可靠性能高，智能化远程I/O不仅具备远程I/O的优势，还能进行数据的检索和校正功能。
3.3 现场总线控制系统方式
现场总线控制系统方式采用了当今3C技术，也就是通信技术、计算机技术和控制技术相结合产生的一种新技术，这项新技术体现了信息技术、互联网技术和控制技术。现场总线控制系统彻底改变了DCS集中和分散相结合的控制体系，废除DCS的控制站和相应的输出、输入方式，将控制系统功能高度集中到现场设备上。
4 电气自动化技术在火力发电中的创新与应用
4.1 实现电气全通信控制
我国火力发电厂中电气自动化系统的可靠性并不高，无法实现对整个系统设备的通信控制，针对这一问题，需要解决热工工艺联锁问题，即将计算机技术应用在热加工工艺中，开发人员根据系统的具体要求进行程序的开发，对系统的运行状况进行科学的模拟，进而设计出最佳程序。通过设计能够有效地实现对单元炉的有效控制，确保单元炉的运行参数能够被有效的监控，进而有效的提升火电厂发电系统的通信速度，全面实现对火电厂发电系统的电气全通信控制。
4.2 对单元炉机组进行统一
在火力发电厂运行的过程中，对于单元炉的运行控制并不到位，大多数的单元炉都是自主的进行运行，为了实现对单元炉机组的有效控制，需要对现有的系统进行全面的优化。首先需要将电气自动化技术合理的应用在火力发电厂中，并且将机电控制一体化系统进行有效的整合，使其能够有效的对机、炉、电等进行全面一体的控制，在创新以后能够有效的提高系统的运行效率，进而实现对单元炉的有效控制，全面提升单元炉的运行效率。
4.3 通用网络结构的构建
在火力发电站中，电气自动化系统是通过构建不同的网络结构来实现的，因此网络结构的不同将会直接影响到电气自动化系统的运行方式。在实际的网络构建中，系统管理人员首先要确保网络结构功能的完善，针对火电厂的具体状况设计合适的网络结构。首先要确保系统具备完善的监督管理功能，管理人员能够通过系统对整个发电厂运行状态进行实时的监督与管理。其次要确保自动化系统中设备得到有效的控制，管理人员能够通过系统对各个设备进行有效的管控，提升整个系统的运行效率。
4.4 保护手段的创新
在传统的火力发电厂中，最为常用的保护手段就是报警与连锁，具体指的是在火力发电厂运行出现问题时其自动的报警或者是出现连锁时自动跳机，这样的保护手段在现代火力发电厂中已经不太实用了，具备过高的局限性，无法有效的对火电厂进行保护，因此需要对原有的保护手段进行创新与优化。电气自动化技术的发展为火电厂保护手段提供了一个较好的渠道，通过计算机系统能有效的对火电厂运行状态进行有效的监测与控制，对系统中出现的问题进行有效的诊断以及维护，确保整个系统在运行的过程中其运作效率能够得到有效的提升，避免因为故障影响系统的正常运行。
5 结语
进入新时期后，信息化与自动化已经构成了各行业的趋势。火力发电包含了较多流程与步骤，火力发电所需的机组也是相对复杂的。这种状态下，如果能借助电气自动化的手段来实现自动控制，那么将会在根源上消除风险，同时也帮助火电企业节省更多资金。在一体化技术的驱动下，电气自动化的落实有助于提升火电行业的综合运营水准，对于发电成本也进行了相应减少。截至目前，多数企业已意识到电气自动化运用于火力发电的重要价值，因而也开始尝试着引入配套的自动化电气设备。然而综合来看，火力发电领域的电气自动化并没有实现完善，仍然有待加以改进。未来在实践中，技术人员还需要不断摸索，在此基础上服务于火力发电自动化的综合质量提高。
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论文作者:刘恒利
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/15
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