探讨火电厂自动化系统的运用

【摘 要】 随着电力生产的重要性，火电自动化也显得尤为重要， 火电厂仪表的自动化控制是火力发电厂系统中的重要组成部分，它在应用中极大的提高和促进了设备的利用性和可靠性。文章通过介绍火电厂自动化的实际意义，分析了各种先进技术在控制系统中的分布情况，以供同行日后工作参考。

【关键词】 火电自动化 火电厂 DCS 系统

控制系统的发展将向两个方向延伸，一个是控制设备的高度智能化、网络化，另外一个是控制策略的优化，这个方向的发展依赖于实际生产中应用人员与计算机控制技术的深入融合，也就是说，目前人类对计算机的应用还仅仅停留在初级阶段，随着编程技术的发展，人类将来可以在计算机平台上随意实现自己的控制策略。

1 自动发电控制及其应用

自动发电控制（Automatic Generation Control，AGC）是现代电网控制中心的一项基本和重要的功能，是电网现代化管理的需要，也是电网商业化运营的需要。它在电网运行时不仅能实现自动调频和调峰，而且能使电网更加安全、经济、高效运行。随着电网商业化管理，经济考核力度的加大，对电能质量要求的提高，仅仅靠调度员指令和人工操作来进行电网出力的调整，已不能满足现代化大电网运行管理的需要，而必须实现AGC。

电网的频率以及功率的调整正常情况下都是根据负荷变动的情况和幅度变化的情况来进行不断调整的。对于幅度较小的、变动周期也很短的微小分量来说，一般情况下都是按照频率的偏差来对其进行调整的，这种情况称为一次调频；与其相反，对于变化幅度较大、周期也比较长的变动负荷来说，这种情况需要直接改变汽轮的发电机组的出力来达到调频的目的，这样的情况成为二次调频。当二次调频是由电厂员工来操作的就成为就地手动控制；如果是由电网的调度中心专业部门的能量管理系统来实现其控制的话，这种情况称为自动发电控制。

火电厂的AGC控制系统主要由三部分组成：电网调度中心的能量管理系统（EMS）、电厂端的远方终端单元（RTU）和由分散控制系统（DCS）构成的协调控制系统（CCS）。EMS与RTU之间的信息传递是通过微波通道来进行的，RTU与I）CS/CCS之间的信息传递是由硬接线连接的。电网调度中心利用控制软件对整个电网的用电负荷情况，机组运行情况进行监视，然后对掌握的数据进行分析，并对电厂的机组进行负荷分配，产生AGC指令，然后通过信息传输通道将此指令传送到电厂的RTU装置。同时，电厂将机组的运行状况及相关信息通过RTU装置和信息传输通道送至电网调度中心的实时控制系统中去。

2 火电厂自动化的实际意义

目前，火电厂发电机组的容量不断增加而参数也随之提高，火电自动化的程度也随之提高，优势是伴随着DCS分散控制系统的出现和广泛应用，其凭借着强大的功能为机组提供了更加安全、可靠、经济的运行环境。但是因为参与保护的火电参数也随着机组容量而不断复杂起来，发生机组或者设备误动和拒动的几率也就不断增加，因此在火电自动化的过程中应对保护意识进行提高，并采取必要的措施对保护系统进行完善，从而提高可靠性减少直至消除DCS系统失灵和火电系统误动、拒动是具有十分重要的现实意义的。

3 火电厂自动化安全系统的新技术应用

第一、人机接口技术；目前，DCS的人机接口技术发展也上升一个新阶段。此装置主要用于中央控制室内，对记录仪表进行显示并取代了BTG盘上的显示，可以随意放大工作站内部或个人计算机的文件图像。CRT尺寸已经远远不能满足如今要求，目前采用的新型工业图形显示系统IGS可以定义超过的大画面，实现以滚动方式将大画面在有限的CRT屏幕上呈现。此方式为连续、任意方向的旋转，并可采用鼠标、球标或专用滚动键进行任意操作。也可在保持原画面输人输出的前提下，使画面进行缩小、放大，最终实现一台CRT显示多个界面。

第二、现场总线；现场总线FB也是DCS未来的发展方向之一，FB是由DCS所控的通信线路，它的目的是使设备不受干扰和不良影响。FB可以替代智能设备，替代后大大减少了控制电缆的数作者简介：王舜，助理工程师，研究方向：火电自动化量及种类，还能减少不良信号和信号差异等问题。FB介入后，系统结构真正实现了分散运行管理，不仅上升了一个层次也对对发电控制设备起到了保障作用。

第三、过程控制仪表；伴随着DCS的日益推广，原来过程控制仪表的应用范围日益减少。未来过程控制仪表是在FB支持下应用到各种智能执行器、智能变送器。根据环境要求的不断提升，各大品牌分析仪表逐年递增，品牌分析仪表的构造较为复杂，价钱雕升，维护和使用困难。而且，相关资料很少。综上所诉导致了分析仪表不能发挥自身特有作用。正因如此才造成了大量的投资浪费和环境威胁。而形成对比的是国外电厂，他们对此等设备的使用、维护和运行看的相当重要，正因为如此分析仪表才成为整个发电机组中重要一员。

第四、人工智能和人工神经网络；人工智能的研究成果将成为未来的自动控制系统中重要支柱。而走向实用阶段的是模式控制系统。温度、压力控制系统，检测的是某点的温度及压力。现实生产过程中，往往并不只是单纯控制某一点的压力和温度，真正控制的是温度场中的温度分布，最终控制量也是分布在某一空间上的控制模式。

4 提高火电厂自动化系统可靠性研究

首先提高电厂的火电自动化系统的可靠性研究工作，包括控制软硬件的合理配置，采集信号的可靠性、干扰信号的抑制，控制逻辑的优化、控制系统故障应急预案的完善等。其次在系统设计和构建过程中，应当尽量采用成熟的技术和元件来完成系统的搭建。因为随着热控系统的复杂性提高，对热控元件的可靠性要求也就越高。因此成熟的技术和应用反馈较好的元件是可以满足DCS系统整体可靠性需求的。因为成熟的技术和元件其性能已经通过了实践的检验，而且也保证了系统维护的便捷性。切忌在设计和安装过程中为了简约投资而丧失质量意识，应在合理的经济性评估基础上采用最佳的技术和设备，以期最大限度的提高DCS系统的可靠性和保护系统的安全。

5 结语

火电厂自动化控制作为一项现代化的控制技术，有着广阔的发展前景，在火电厂中所有自动化系统都需要一套合理的设计，以保证各控制系统的顺利运行。我们应该在现有的发展基础上努力的开发与我国实际国情相协调和协助系统。在分布控制系统的工程设计上要以可靠性分析为依据，运用新型的设计管理和控制理念。

参考文献：

[1]侯子良.火电厂厂级控制系统概念探讨[J].中国电力，2011（06）.

[2]马骅.火力发电厂级监控系统研究及应用[D].华南理工大学，2010.