电厂电气综合自动化技术的发展

摘要：电气自动化是一个非常重要也非常先进的科学技术，在经济发展逐步全球化,外资企业和合资企业不断进入中国的时期，目前企业起点高，技术新，有大量的设备需要用到电气自动化控制；对于现代工业来说是一个极为重要的标志，并随着现代计算机技术的飞速发展不断的走上新的高峰。本文正是在这样一种大的背景和前提下，简要的介绍了电气自动化及其节能设计中的原则，并在此基础上着重的阐述了电气自动化中的节能设计，提高产品质量以加大竞争力。

关键词：电气工程设计；安全供电；节能降耗

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

引言：随着世界能源的大规模使用及其不合理的浪费，能源的短缺越来越引起发达和发展中国家的普遍关注。其中，电力能源的耗费和电力设计也引起了人们的高度重视。人们在追求智能楼宇、博物馆建筑、住宅楼和校园建筑的舒适、安逸、安全和人性化的同时，也开始注重电气自动化工程的节能设计，既要做到合理、达到用户使用需求，又要兼顾到节能设计。

一、电气自动化系统在火力发电中运用的现状

1、火电厂自动化控制系统的组成

首先，我们要明白何为自动化控制，在现代科学技术的许多领域中，自动化控制技术得到了广泛的应用，这些是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，使被控量等于给定值或给定信号变化规律去变化的过程。

火电厂自动化控制系统包括有发电厂电气自动化和机炉热工自动化两大系统。但是由于火电厂过程控制的复杂性，机炉热工自动化系统内就含有多个复杂控制的子系统，每一个子系统都是相对独立的DCS／FCS系统。例如单元机组协调控制系统、炉膛安全监控系统、数字电液控制系统、汽轮机监测仪表系统等；而发电厂电气自动化系统包括有发电厂电气监控系统和发电厂网控自动化系统(NCS)，这两个子系统也是相对独立的DCS／FCS系统。发电厂电气监控系统包括发电机组监控系统(一台发电机组配一套监控系统)和公共部分系统。每套发电机组监控子系统相应配置有发变组保护、滤波、同期、励磁、直流、UPS等保护测控装置。公共部分有高压和低压厂用电保护测控装置及厂用电快切换装置等。另外，ECS和机炉DCS监控系统分别通过网关与SIS厂控级相连。

2、传统DGS技术应用于厂用电气自动化系统时存在的问题

(1)因为ECS纳入DCS后，控制系统的输出点与AC220V、AC380V电压串入DCS系统中，就会可能烧坏大批弱电设备。因此需要设计人员在设计中充分考虑到强、弱电的隔离问题。同样的，在施工过程中，施工人员也要注意这个问题，避免烧坏设备。

(2)DCS控制软件在用户权限、权限分级可以做得很细致、到位，但是在操作监护上缺乏足够的认识，需要在设计联络会上明确提出：要求DCS厂家必须具备ECS操作时所必须的由监护人员确认的程序。

(3)目前主流DCS控制程序的扫描周期在100―200ms左右，达不到电气保护动作、高压厂用电快切、通气和励磁调节的要求，所以ECS纳入DCS控制后，必须保留继电保护装置、高压厂用电快切装置、励磁调节装置和自动同期装置等，确保这些功能的准确性、可靠性和灵敏性。

(4)由于DCS设备安装、调试等工作在工期上一般要晚于用电送电，所以ECS纳入DCS控制后，在厂用电设备安装调试的同时开展了DCS中的ECS部分的安装调试，使其投运在厂用受电前，另外，还需要注意DCS的机柜室、操作室的土建工程也必须同步或提前完成。

二、电气工程设计原则

1、优化供配电设计。促进电能合理利用

在做水库工程电气设计时首先考虑的是适用性，就是要能为水工设备的运行提供必要的动力：为在水库建筑物内创造良好的人工环境提供必要的能源；应该满足用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性的要求；应能保证电气设备对于控制方式的要求，从而使电气设备的使用功能得到充分的发挥。做到供电系统高效、灵活、稳定、易控、多样、便捷、畅通。其次考虑的是安全性，电气线路应有足够的绝缘距离、绝缘强度、负荷能力、热稳定与动稳定的裕度；确保供电、配电与用电设各的安全运行：有可靠的防雷装置：防雷击技术措施；在水库特殊功能的场合下还应有防静电、防浪涌的技术措施；按水利建筑物的重要性与火灾潜在危险程度设置相应必要的技术措施。在满足水库电气工程的实用性和安全性的基础上，利用先进的技术，优化供配电设计。促进电能合理利用。

2、提高设备运行效率。减少电能的直接或间接损耗

在满足水工建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下，尽可能减少建设投资，最大限度的减少电能与各种资源的消耗。选用节能设备、均衡负荷、补偿无功、减少线路损耗、降低运行与维护费用，提高电源的综合利用率，提高设备运行效率、减少电能的间接或直接损耗。

3、合理调整负荷，选取合理的设计系数，提高负荷率和设备利用率在满足水工建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下，设计时尽可能提高电能质量、合理调整负荷、选取合理的设计系数、在特殊用电的情况下选择合理的节能措施，提高负荷率和设备利用率节约电能。

三、电气自动化节能技术的发展

在进行电气自动化的技能设计时，主要就是希望能够通过一些可靠的新技术和新思路来保证设备的安全运行和成本的有效控制。在实际的设计与施工过程中，可以从多个角度多个方面来实现，下文中分类简述之。

1、减少电能传输的损耗

电路线路上必然会存在电阻，因此只要有电流通过线路就会产生有功功率能耗，对于这样一种形式的能量损失，我们就需要根据其能耗的机理来进行设计处理，考虑到线路上的电流是不允许改变的，因此就只能够在线路的电阻上做文章，也就是说，只要能够在不影响线路正常运行的状况下减小线路上的电阻，就能够有效的起到节能的作用。我们更进一步的来探讨，与线路电阻有关的是线路自身的电导、线路截面和线路的长度，相应的节能方式也就可以分为三个大类：一是选用电导率比较小的金属材质来作为线路的输电导线；二是尽可能的减少线路的长度，这一点可以通过线路少走弯路、不走回头路来实现；三是适当的增大导线截面的面积。

2、变压器的节能设计

变压器是电力自动化工程中的重要设备，承担着转换电压、电流和功率的重要作用。变压器是耗能的大户，当变压器处于空载运行状态时，低压系统的能源损耗绝大部分是变压器自身的运行损耗。因此，变压器的节能设计是否合理是整个电力工程节能设计的关键环节。通常，变压器的节能设计要从下面几个环节来考虑：

（1）减少变压器的型材损耗。例如，变压器用的硅钢片、钢材、铜线和绝缘材料、绝缘子和变压器油等都是正常变压器所构成所必备的材料，这些材料的设计选择如果不合理，要消耗供电系统的大量电能，若是本着厉行节约的理念，在满足变压器工作要求的前提下，周密合理地选择材料和运行介质，可为电力工程间接地节约施工成本和节约电能。

（2）为降低变压器的电能损耗，配电线路和配电柜，应尽量选择铜材并且采用换位导线措施，基于降低变压器的空载损耗考虑，应降低磁密并应尽量的选取冷轧用的高质硅钢片，在满足设备运行要求的条件下，尽量采用较薄的硅钢片，达到节能的目的。

（3）选用节能方式的变压器。目前，S11和S10都是为节能的设计要求而“量身打造”这种变压器不仅继承了原有变压器的优点，还具有高效的节能特性，从生产长期运行来看，节能效果比较显著，可作为节能设计的首选变压器。