电厂电气自动化技术应用

时间：2021-01-18 20:51:47 电气自动化毕业论文我要投稿

电厂电气自动化技术应用

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电厂电气自动化技术应用

　　电厂电气自动化技术应用【1】

　　摘要：电气自动化技术的应用不仅有效提高了电厂的生产效率，同时也让电厂电气设备的运行变得更加安全，更便于管理，为我国电力行业的发展做出了重要贡献。

　　文章阐述了电厂电气自动化系统及其构成的具体内容，分析了电厂电气自动化技术应用的意义，并探讨了其中存在的问题以及今后的发展趋势。

　　关键词：电厂;电气自动化技术;监控系统;应用

　　1 电厂电气自动化系统概述

　　1.1 电厂电气自动化系统

　　电厂电气自动化系统包含了监控、检测、保护、通信等功能设备，其系统目的是对所有电厂电气设备进行检测、保护、管控制及信息管理。

　　在国内，一些较为落后的传统电气系统由于自身限制无法使用集散控制系统进行自动化运行，只能通过连接一些自动化水平比较低的专业硬件及相关的监控设备进行一对一的监控，无法同时监控多个电气设备。

　　1.2 电厂电气自动化系统的构成

　　电厂电子动化系统基本分为三个层面，即间隔层、网络通讯层、站控层。

　　间隔层内的设备间隔布置，以此来改变信号、控制、测量等设备之间的电缆的放置位置，将厂电保护、测试与控制装置由主控室转移到开关层，减少了设备之间的直接联系，仅依靠现场总线与网络，就可让设备之间的通讯得以实现，有效增强了设备相互之间的独立性，精减了二次接线的数量，节省了电厂的成本开支，也避免了让员工在安装过程中的多次调试，减轻了员工的工作量。

　　网络通讯层的设备包含通讯管理装置、网络交换机、网络中继器等，主要作用是让各个设备或子系统之间能有效进行交流与信息传递。

　　站控层包含操作员、工程师、服务器、UPS等设备，通过分布式与开放式结合的方式，对电厂的设备进行监控和管理以及发挥其他方面的作用。

　　1.3 电气自动化与热工DCS控制系统的关联

　　电气系统与热工自动化相比，在运行中存在着很大的区别。

　　DCS既具备传统控制、集中化信息管理、操作显示等功能，还具备强大的数据采集处理、通信功能，是先进程控技术得以实现的重要保证，具有独立性、协调性、友好性、灵活性等特点。

　　而在电气控制中，电气设备的控制对象要少于热工设备，操作的频率较低。

　　在电气设备出现异常时，需要立即进行处理，在中央信号系统被取消后，只有在系统发出警告，监控人员通过明确的指示时才能采取措施。

　　电气设备保护自动装置对于可靠性有着极高的要求，并且要求动作快捷、灵敏。

　　电气量相比于热工量，没有特别要求常规控制需要的模件类别以及性能，当电气控制系统要求具备非常高的可靠性，需要独立的电气控制器，便于实际工作的顺利开展。

　　在电厂电气自动化的发展过程中，热工DCS控制系统有助于进一步提升电厂的自动化水平，便于电厂电气自动化的运行管理，将热工DCS控制系统纳入到电气自动化控制中，可有效提升电厂的运行效益。

　　2 电气自动化技术应用的意义

　　电厂电气自动化技术在很大程度上减轻了设备操作人员的工作负担，让设备的运行效率得到极大提升，也让电厂的工作效率变得更高。

　　通过电厂电气自动化技术的应用，提高电厂工作中的安全管理工作效率，降低安全事故发生的可能性，规避因为安全事故的产生而带来的负面影响，让员工的人身安全得到保障，为企业减少不必要的经济损失。

　　同时，通过自动化系统，可以监控、跟踪、搜集与整理设备运行中产生的数据，让相关人员能随时了解设备运行中的具体情况，及时发现设备中可能隐藏的问题与故障，确保电厂机组能安全的运行，为设备维修与保养人员提供了科学而全面的参考依据。

　　3 电气自动化技术在电厂的应用

　　3.1 自动监控模式

　　电厂主要通过分层分布模式和集中模式实现监控的自动化。

　　在分层分布模式中，通过电气间隔设计间隔层，将测控单元、保护单元与开关柜或其他一次设备设置在一起。

　　网络层对相关的光纤活动电缆、通信管理机等设备进行设置，结合电厂现场的总线技术，集中、规约转换、传动所有设备采集的数据，传达控制命令。

　　站基层在通信网络的基础上，对间隔层进行管理，并交换信息。

　　集中模式同样是采用直接连接方式，将强信号转变为弱点信号，并结合标准直流信号与空节点方式，分别将电器模拟量和开关量信号连接到输入输出端口模件柜中，而这个端口所连接的系统是分布式控制系统，通过系统进行组态，以此来实现对长点所有电器设备的监控。

　　这种方式更有利于采集集中主屏，便于电厂工人的管理操作，但是也有可能出现速度的不稳定，可靠性较低，需要提高。

　　3.2 自动化监控的关键技术

　　自动化监控存在三个关键性技术，分别是检测保护单元、通信网络、监控主站。

　　首先是间隔层终端检测保护单元，现场将检测保护单元配置在间隔层一次设备单位中。

　　保护单元是确保电厂用电系统安全与运行稳定的最有效技术，因此该单元需要配置专用、特殊的保护装置，确保其拥有较强的可靠性、灵敏性和速动性与选择性。

　　其次是通信网络，它是电厂电气自动化系统中非常关键的组成部分，对自动化系统功能的实现有着直接影响。

　　最后是监控主站，一般被安置在站级监控层，以确保对电厂电气主要设备的监控和管理。

　　通过发电机组容量以及运行管理要求来确定配置的`设备与规模，既有单机、双机也有多机系统进行配置。

　　4 电气自动化技术应用中存在的问题分析

　　首先，需要采用直流电源与交流电源进行电厂监控系统的电源设置，而在外围中，而需要采用双电源与无扰电源进行自动化和监控系统装置。

　　其次，在监控系统中，一般是采用开关进行接口控制，所以需要确保开关接口与交换的信号相对应。

　　虽然这种方法能直观化线路的连接，便于问题出现时的及时处理。

　　但是会造成接线数量过多，不利于对其中一些功能的调整，极易影响到整个系统的运行。

　　第三，在进行电厂电气自动化系统和监控系统的调节中，需要重点关注自动化系统，将使用监控作为其辅助。

　　最后，在电厂电气自动化系统中，一般采用的方法是对事件和事故进行记录，但由于采样速度与电机内存等因素的存在，所记录事件的波形无法达到分析要求，形成对信号的重复收集，而收集的信号也缺乏完整度，影响电缆的布置。

　　5 电厂电气自动化技术的发展趋势

　　电厂电气自动化技术包含了监控、测量与保护，让现场总线技术的系统一体化得以实现。

　　为了实现更高层次的信息搜集，解决下层使用功能受限于上层的问题，需要采取分层分布的方式进行系统监控。

　　监控技术在电厂内能够与相关系统数据进行转换，让电厂电气系统的运行生产活动得到有效管理。

　　电厂电气自动化系统中的技术创新，让监控运行一体化得以实现。

　　在整体机组信息与使用情况的分析、汇总中，系统能提供完整的数据，让机组中存在功能得到最大发挥，达到系统控制功能的最优化效果。

　　单元化统一火电机组让信息的采集与提供变得更加便利，在很大程度上增强了对电网的系统管理，工作效率提升。

　　在电厂电气自动化系统中，可以运用计算机系统进行实时保护与调整，及时发现其中隐藏的问题，并快速解决，保证自动化电气系统安全而良好地运行。

　　当前的电厂电气自动化系统还无法全部达到全通信电气控制的要求，各系统之间仍旧需要部分硬接线。

　　因此，需要对连锁热工工艺开展深入研究，让电气系统后台应用水平得到提升。

　　当前，电气自动化控制技术正在不断进步，电厂运行变得更加安全和稳定。

　　因此，在电厂电气的自动化系统运行中，需要采取有效的控制与保护策略。

　　在电厂电气自动化的安全维护和稳定控制中，采取自动化技术，让电气系统的整体保护功能得到提升。

　　参考文献

　　[1]李如红，关卫红.电厂电气自动化技术应用分析[J].科技视界，2014(19).

　　[2]华远强.分析电厂电气自动化系统中监控技术的应用[J].科技与企业，2013(14).

　　电厂热工自动化技术及其应用【2】

　　摘要：电力系统自动化是我国电力技术近年来的主要发展方向，本文针对电厂热工自动化技术及其应用情况展开了论述与探讨。

　　文章首先就电厂热工自动化的概念及其在我国的发展现状进行了阐述，在此基础上就电厂热工自动化技术的构成及应用情况进行了论述与分析。

　　关键词：电力系统;热工自动化;自动化技术;技术应用

　　随着科学技术的发展，我国电力系统自动化程度越来越高。

　　电厂热工自动化随火力发电技术的发展而不断进步，是我国的电力系统的重要组成部分。

　　目前，我国电厂热动自动化已经得到了很大的发展。

　　从自动装置看，组装仪表已经向现在的数字仪表发展，系统控制设备也提升到了新的档次，一些机组有专门的小型计算机进行监督和控制，配以crt显示，监控水平较以前大大提高。

　　一、电厂热工自动化及其在我国的发展

　　(一)电厂热工自动化的概念

　　火力发电厂热工自动化的主要概念是以火力发电过程中数据的测量、信息的处理、设备的自动控制、报警和自动保护为基础，通过自动化系统的控制来达到无人操作的过程。

　　在火力发电厂生产过程中为了使发电设备的安全有所保障，需要对设备进行自动化控制，以避免重大事故的发生，同时也减少了一定的人力资源。

　　一般的火电自动化系统都分为四个子系统，其中以自检系统、控制系统、报警系统、保护系统为主。

　　(二)电厂热工自动化在我国的发展

　　我国火力发电厂的热工自动化技术近年来得到了非常迅猛的发展，其核心技术distributed control system(dcs)更是被我国发电企业所应用。

　　dcs技术主要是通过设备的分散控制来达到数据和信息的自动化处理，在我国350mw以上的火电机组上应用较为广泛，其经济性和安全性被我国发电企业所认同。

　　近年来随着计算机软件可视化效果的提高，dcs技术得到了极大的发展和应用，通讯接口的识别和管理系统数据的共享为火力发电厂的信息化处理提供了必要保障，同时dcs的分散控制也起到了非常好的效果。

　　二、电厂热工自动化技术构成

　　(一)热工测量技术方面

　　1、温度测量，火电厂热工测量控制系统中的温度测量传感器(senser)，采用热电偶热电阻，少数地方采用其他热敏元件如金属膜(双金属膜)水银温包等作为温度测量的一次元件;2、压力(真空)测量，传感器为应变原理的膜片，弹簧管，变送器为位移检测原理或电阻电容检测原理，(4-20ma)，二次仪表以数显为多;3、流量测量，以采用标准节流件依据差压原理测量为主，少数地方采用齿轮流量计或涡轮流量计，如燃油流量的测量。

　　大机组中的主蒸汽流量测量许多地方不用节流件，利用汽机调节级的压力通用公式计算得出;4、液位(料位)测量，液位测量以差压原理经压力补偿测量为主流，电接点，工业电视并用。

　　料位测量以称重式或电容式传感器配4-20ma变送器测量，也有用浮子式或超声波原理。

　　(二)关于dcs

　　目前大机组的仪控系统大多选用dcs系统。

　　dcs系统在火电厂发电机组控制中的应用已有10多年的历史了，而且正在越来越多地得到应用。

　　dcs系统是相对于计算机集中控制系统而言的计算机(或微机)控制系统，它是在对计算机局域网的研究基础上发展起来的，是过程控制专家们借用计算机局域网研究成果，把局域网变成一个实时性，可靠性要求很高的网络型控制系统，运用于过程控制领域。

　　三、电厂热工自动化技术应用现状及趋势

　　(一)单元机组监控智能化

　　单元机组dcs的普及应用，使得机组的监控面貌焕然一新，但是它的监控智能化程度在电力行业却没有多大提高。

　　虽然许多智能化的监视、控制软件在国内化工、冶金行业中都有较好的应用并取得效益，可在我国电力行业直到近几年才开始有所起步。

　　随着技术的进步，火电厂单元机组自动化系统的智能化将是一种趋势，因此未来数年里，实现信息智能化的仪表与软件将会在火电厂得到发展与应用。

　　具体包括：仪表智能管理软件、阀门智能管理软件、重要转动设备的状态智能管理软件、智能化报警软件的发展与应用。

　　(二)单元机组监控系统的物理配置趋向集中布置

　　过去一个集控室的概念，通常为一台单元机组独用或为二台机组合用，电子室分成若干个小型的电子设备间，分别布置在锅炉汽轮机房或其它主设备附近。

　　其优点是节省了电缆。

　　但随着机组容量的提高、计算机技术的发展和管理水平的深化，近几年集控室的概念扩大，出现了全厂单元机组集中于一个控制室，单元机组的电子设备间集中，现场一般的监视信号大量采用远程i/o柜的配置方式趋势，提高了机组运行管理水平。

　　(三)aps技术应用

　　aps是机组级顺序控制系统的代名词在机组启动中，仅需按下一个启动控制键，整个机组就将按照设计的先后顺序、规定的时间和各控制子系统的工作情况，自动启停过程中的相关设备，协调机炉电各系统的控制在少量人工干预甚至完全不用人工干预的情况下，自动地完成整台机组的启停。

　　但由于设备自身的可控性和可用率不满足自动化要求，加上一些工艺和技术上还存在问题，需要深入地分析研究和改进，所以目前燃煤机组实施aps系统的还不多见。

　　(四)过程控制优化软件将得到进一步应用

　　进一步提高模拟量控制系统的调节范围和品质指标，是火电厂热工自动化控制技术研究的一个方向。

　　虽然目前有关自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等技术，在电厂控制系统优化应用的报道有不少，但据笔者了解真正运行效果好的不多。

　　随着电力行业竞争的加剧，安全、经济效益方面取得明显效果、通用性强、安装调试方便的优化控制专用软件将会在电厂得到亲睐、进一步发展与应用。

　　sis系统将结合生产实际进行二次开发，促进自身应用技术走向成熟，在确保火电厂安全、环保、高效益，和深化信息化技术应用中发挥作用。

　　(五)辅助车间集控将得到全面推广

　　随着发电厂对减员增效的要求和运行人员整体素质的提高，辅助车间通过辅控网集控将会得到进一步全面推广。

　　但在实施过程中，目前还存在一些问题，比如确保通信信号的可靠性、接口连接协议等。

　　(六)无线测量技术应用

　　无线测量技术能监视和控制运行过程中发生的更多情况，获得关键的工艺信息，整合进入dcs。

　　除节省大量安装成本以外，还将推动基本过程和自动化技术的改善。

　　如供热、供油和煤计量，酸碱、污水区域测量等，都可能通过无线测量技术实现远程监控。

　　(七)火电厂机组检修运行维护方式将改变

　　随着电力市场的竞争，发电企业将趋向集约化经营和管理结构扁平化，为提高经济效益，发电企业在多发电，以提高机组利用小时的同时，将会通过减少生产人员的配备，密切与外包检修企业之间的联系，让专业检修队伍取替本厂检修队伍的方式来提高劳动生产率。

　　因此检修维修工作社会化将是一种趋势。

　　此外dcs的一体化及其向各功能领域渗透，提高电厂整体协调和信息化、自动化水平的同时，也将会使电厂原专业间及专业内的分工重新调整，比如热工与电气二次回路的专业划分打通。

　　为了降低成本，电厂不再保持大批的检修维修人员，因此检修维护方式也将因此而改变，比如让生产厂家和代理公司承担dcs和相关设备的检修工作。

　　四、结束语

　　总体来讲，热工自动化系统的发展趋势是高速化、智能化、一体化和透明化。

　　随着科学技术水平的发展与进步，为热工自动化系统的进一步发展提供了不断拓展的空间。

　　参考文献：

　　[1]黎宾.智能控制及其在火电厂热工自动化的应用[j].中国科技信息,2007,(19).

　　[2]侯子良,侯云浩.火电厂热工自动化安全技术配置若干指导思想[j].中国电力,2007,(5).

　　[3]张擎.浅论火电厂热工自动化的现状与进展[j].科技传播,2010,(15).

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