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

随着市场经济的发展，电气综合自动化系统在发电厂方面得到广泛应用和快速发展，相比应用初期，电气综合自动化系统的测量控制理论和仪表控制系统有了很大的提高，新型材料和新技术的不断出现，以及DCS网络型分散控制系统的的引入，也使电气综合自动化系统在控制方面得到了很大进步。文章就发电厂电气综合自动化系统的设计原理进行了简要阐述，然后对其应用方向进行了探讨。

标签：发电厂；电气综合自动化系统；设计；应用

电气综合自动化系统与传统的集中技术相比，具有结构简单柔韧，可靠性高，安装方便以及成本低廉等诸多优点，因此在发电厂企业中得到了广泛应用和快速发展。国家电力事业机组容量的扩大，电气综合自动化程度的大幅提升，也使得电气自动化监控范围随之增加。

1 电气综合自动化系统的设计原理

在发电厂中，电气综合自动化系统的主要作用是结合智能仪器，相关的计算机设备，工作人员的热能工程知识，分析和控制发电厂系统和设备的热力学参数，通过检测、控制和管理，增加企业的生产效率，降低企业生产成本和能耗，保障企业生产的安全进行。通过对电厂锅炉以及相关的机组设备的自动化控制，使设备可以自主调整自身运行速度，适应不断变化的实际情况，进而降低生产过程中的安全隐患，确保生产的安全进行。

对于绝大多数电气综合自动化系统而言，其组成部分主要包括测量系统、执行系统和控制系统，从结构和工作原理而言，测量系统和执行系统具有很大的相似性，主要组成部分都是引入的智能化设备和微处理器，通过智能计算机，实现对设备的远程操作和控制，其核心就是计算机的相应操作系统。对于火力发电厂生产过程的复杂性和热力系统的庞大性而言，其不同之处在于恶劣生产环境下设备所面对的高温、高压、易燃等种种不利因素的考验。

电气综合自动化系统的组成还包括了自动检测、顺序控制以及系统的自动报警装置等众多内容，随着新技术的发展和应用，火力发电厂也顺应了发展潮流，纷纷向数字化方向转变。

2 发电厂电气综合自动化的现状和问题

2.1 发展现状

电气系统自动化的发展和进步是建立在综合自动化和现场总线或者以太網络工艺学的基础之上的，以微型计算机为基础，实现对设备和生产安全的保护和自动化设备在电力电气系统中的广泛应用，这些过程中的测量、逻辑判断、设备

动作的记录等功能都可以通过相应的软件来实现。通过设备自带的通信界面，还可以实现与主系统或其他系统的信息交换。

现场总线控制技术以其通信速率的快速性、通信距离的优越性、抗干扰能力的强大性，在工业和电力系统中得到越来越多的重视和应用，其技术应用的许多标准也得到判定，如西门子公司的Profibus标准和ABB公司的FF标准及施耐德电气Modicon公司的modbus标准，都具有很深的影响力。

发展到今天，以太网络成为新的关注热点。电气综合自动化系统的现状就是以微型计算机为基础，通过现场总线系统或者以太网络技术，为发电厂的综合自动化提供应用程序和通信功能的技术支持。

2.2 存在问题

首先，在电力系统中起保护作用的继电器以及其他的相关安全设备依然处于半自动运行状态，并没有真正实现电气的综合自动化，因而使发电厂企业管理和维持生产的高效率无法得到有效实施。

其次，对设备的整体控制程度相对还比较低，机组自动化调节的利用率低，程序的利用少，投入生产使用的也较少，这些都是亟待解决的问题，关系着发电厂电气综合自动化系统的普及和应用，影响我国发电厂电气综合自动化水平在国际市场的竞争力。

3 电气综合自动化在电力系统上的可行性

电气综合自动化在电力系统方面的应用，首先要通过构建现场总线，将具有保护作用的继电器和自动装置进行连接，然后，将他们共同连接到集散控制系统，再利用通信设备，与可能的电站相连，通过集散控制系统完成电站的测量或者维护。电气综合自动化系统的建立主要需要解决两个问题：

3.1 电力系统网络的构建

现场总线是建立电力系统网络的核心和重点，而总线的标准则是构建电力系统网络的主要问题。因为生产厂家的不同，保护和自动装置可能存在物理构成和通信协议方面的差异，使得电力网络的构建并不简单，需要对系统的构成有充分的了解，抓住重点和关键部分，进行统一和协调，从而实现电力系统网络的架设。

3.2 电力系统与集散控制系统的连接

统一现场总线系统是非常困难的，在现有设备无法自由更换和调整的情况下，解决这一问题的方法之一，就是对电力系统进行分割，成为功能相连又相互独立的子系统，每一个子系统支持一种相同的现场总线标准，通过分割与合并，简单快速实现电力系统和集散控制系统的连接。

4 电气自动化系统的应用方向

4.1 监控方面

我国电力工业发展时间较为短暂，电力行业单位机组的智能监控系统应用程度低下，需要不断地去关注和普及，随着经济发展和技术的进步，发电厂对于单位机组的智能监控会得到不断完善，相关技术也会逐渐成熟。举例说明，可以通过现场智能传感器的远程控制，对生产过程的精度进行自动标注和调整，计算误差，自动跟踪生产数据的实时变化，从而确保生产的高效性。安装智能化监控报警系统，通过系统对于警报信号的分析、统计，以及发展后果的预测，对于机组在短时间内可能存在的发展趋势和状态进行判断，从而引导工作人员的工作，避免事故的发生，在最大限度发挥机组潜力的同时，保障生产的安全进行。可以改变以往对于安全隐患被动式、定期式的处理方式，向着主动式和预测式的维修方式进行转变，对机组的实际运行状况进行科学合理的安排。

4.2 控制方面

电气综合自动化技术的应用目的是为了提高系统调节的范围和质量指标，提高企业的工作效率和核心竞争力。目前很多发电厂采用的模糊控制、状态预测控制等技术，不少都能起到很好的运行效果。由于电力行业竞争激烈，发电厂采用的控制软件和系统必须有着很强的通用性，方便企业的安装以及简单调试，安全性能稳定，可以为企业带来良好的经济效益。针对现在发电厂机组普遍采用的AGC单机机组模式所造成的锅炉内部压力和温度变化过大，阀门挡板等设备动作频繁等不足，需要从生产过程入手，进行电气自动化改进，实现技术应用的高效性、安全性，以及生产工作的环保性。

4.3 管控操作方面

将DCS和MIS管理信息系统进行结合和调整，使两者相互渗透，融合成为一个集控制管理、系统网络化以及调度决策一体化的综合自动化控制系统，从而实现管控一体化。未来的工程建设中，基于单机机组DCS的厂级管理信息系统将成为主要的建设方向，通过对监控网络提出信息，在远程系统的协助下，对电网调度系统发送信息和接受指令，从而实现整个电网控制管理的一体化。

5 结束语

通过电气系统的综合自动化，提高电厂的自动化水平，既顺应了经济发展的要求，跟上时代发展的步伐，也改善了发电厂的经营管理水平，提高了企业的生产效率和市场竞争力。现代科学技术在自动化工程领域的不断应用，对化工行业自动化发展的空间起到了极大拓展作用。电气综合自动化系统的合理应用，提高了发电厂对资源的利用率，提高了企业的工作效率，降低了生产过程中的安全隐患，促进了企业的健康平稳发展，在市场经济高速发展，市场竞争日趋激烈的当今社会，确保发电厂在竞争中的有利地位，稳定我国能源市场。

参考文献

[1]陈传英.发电厂电气综合自动化系统的设计与应用[J].硅谷，2012，（9）：38.

[2]陈新艺.发电厂电气综合自动化系统的设计与应用[J].中国科技博览，2011（35）：77-78.