火电厂自动化控制系统应用与研究分析

摘 要 文章中，对火电厂电气自动化传统模式和当前主流FECS模式进行了探讨，分析了应用中的不足，提出改进的建议。在提高火电厂自动化水平、节省人力资源、提高劳动效率的要求下，自动化新技术不断涌现并通过系统控制的优化得到实现。

关键词 火电厂；自动化系统；应用研究

中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）95-0047-02

0引言

电的产生需要多个复杂的综合过程，电力系统在工业生产和人们日常生活起到的是无可替代的作用，关系到国民经济的命脉所在。科技的日趋发达，带来的是发电厂机器、设备操作的高科技化，控制系统的进一步改进，常规人工模式的缺陷在现代化科技系统中显露无疑，很难优化庞杂的电力调度。因此，自动化控制系统应运而生，本文结合多部文献和实践经验，在介绍火电厂控制系统的基础上，着重对自动化系统的应用研究加以分析，以及介绍主要应用于当代中国新建或扩建的大中型火电厂中微机分散控制系统（DCS）。

1 火电厂自动化控制系统的分类和研究分析

电力建设随着电力体制改革和电力市场化的推进，要求新旧电厂普及先进的自动化技术和产品在市场浪潮中激流勇进，在这样大的时代呼吁里自动化水平必须要得到整体提高，火电厂的信息化、数字化也将会上一个新的台阶。本文通过介绍传统集散控制系统的基础上，对火电厂电气自动化控制（ECS）以及一体化趋势下，实现火电厂管控一体化的探讨。

1.1火电厂传统电气控制系统分析

上世纪80年代里，电厂电气控制系统大多是I/O信息接入机组DCS系统，其实现方式是由DCS设置单独的电气控制器（DPU），经由I/O模件的硬链接方式，在这个传统的ECS系统中，电气的特殊控制功能与DCS并无关联，是由独立的电气自动装置完成的。该种控制系统优势在于方式成熟、现场反应快、观察直接、可控制性强，但是随着计算机通信的臻熟，接入量的增大使得设备条件严重受限，很难完成综合自动化，影响了火电厂的云新管理工作。因此是需要加以改进和完善的，必须在各自独立的基础上加以整合和纳入一体化范畴。

第二种常见的模式就是90年代末初变电站综合自动化系统中的现场总线技术，按照火电厂工艺环节构成控制网络，保留关键硬接线的DAS方式的电气控制系统。在DAS中，我们能够通过现场总线实现电气部分的信息采集和控制。ECS可以通过通信网关将电气信息提供给火电厂的其他子系统，包括SIS和输煤等辅助车间系统，这一步骤也让ECS成为火电厂数字化监管和控制的基础系统之一。

这一电气控制系统在变电站和水电站以及各大电厂中的自动化系统和控制层中也都初步取得了良好的效果并得到了推广和应用，但是现场间隔层的通信网络会导致节点有限、传输效率低、网络拓扑结构不合理，局限性也在多次出现管理机故障中暴露。

1.2新型基于以太网技术的火电厂电气自动控制系统

随着微机保护的发展，电气综合保护测控装置已经可以实现基于交流采样的保护、测量、录波、控制和通信，这些新型的保护测控往往是采用工业以太网技术组成网络。工业以太网凭借传输速度高、容量大、成本低、开放性好、网络拓扑结构灵活等优势弥补的上述两种主要火电厂电气控制系统的不足之处，成为主导的网络应用。在这样的大环境中，嵌入式以太网成为了火电厂自动化系统隔层局域网的必然趋势。

火电厂电气自动化系统完全通过通信方式介入DCS系统中，把嵌入式100M工业以太网应用于现场间隔层，站控层和间隔层通过双光纤以太网进行通信，去掉了通信管理机，大大提高了网络通信的速率和开放性。站控层的通信子站专门负责和厂级DCS系统的信息交换，可通过多台子站、多个100M以太网通道和IEC60870-5-104规约实现和DCS通信，从而把火电厂的电气系统完全融入厂级DCS系统。实际上，采用工业以太网作为大型工业自动化的成功案例在近年来还是很多的，经过了多年的运行经验技术支持方面已经很成熟。这种模式是一种深层次的一体化控制方案，电气控制系统（ECS）实现过程做到了与传感、采集和执行息息相关，参与到DCS中。这种配置结构与DAS存在本质区别，在减少了投资的同时，理顺了DCS与ECS之间的关系，促进了两个大型系统向融合自动化方面迈进。这种模式已经成为火电厂自动化电气控制的主流。

2自动化新技术的引进

火电厂的自动化控制系统不仅需要各个上述系统的引进和改革，更加离不开新技术的应用。大型火力发电厂的自动化控制系统在具体实践操作中越来越要求机炉电的一体化，同时自动化是实现火电机组安全高效运行的必经之路和重要措施，因此，火电厂行业对于自动化新技术的关注是迫切和急需的。在日新月异的高科技下，在自动控制层面也有智能控制、MATLAB仿真和高压变频器等新颖技术的支持；许多自动检测装备，比如光纤传感器、火焰图像检测器和软技术测量等等都已经出现，代替人工，实现了安全、精准、快速和经久耐用的目的。

2.1自动控制技术和设备在自动化控制系统的运用

火电厂热控对象数学模型的复杂性和难以测量性使技术人员转向了智能控制的途径。而我们在当前国内外火电厂自动控制应用领域中，我们可以大致了解到主要以我国的模糊控制和国外的专家系统为主。在循环流化床锅炉燃烧控制系统、中储式磨煤机控制系统和再热蒸汽温度控制系统中我们都可以看到模糊控制的成功案例。

众所周知，火电厂对安全性的要求是特别高，是不可能让无关人员接触的，对控制系统的分析研究和自动化生产人员的技能培训往往是不能够实地操作，只能仿真进行，这样加大了安装维修费用和投资力度较大。而MATLAB软件的推出加快了大型火电机组热工自动控制系统的调试速度，促进了火电厂自动化系统的控制优化结构。

2.2自动检测技术和设备咋自动化控制系统的运用

光纤传感器包括半导体光纤温度计，这种仪器主要应用在超高变压器热点温度的直接测量上，因为变压器线圈最热点的绝缘会因为过热而老化，轻则变压器损坏，重则酿成重大事故。这一新的测量技术的引进能够使得变压器得到充分利用，提高经济效益，处于最佳的运行状态，为系统其它元素的正常工作提供了可能，也是自动化的步骤之一。

3 结论

火电厂控制自动化已经成为工业信息时代的一个焦点和热点，如何使火电厂增强出厂电价、降低成本、提高安全保障是我们研究分析自动化控制系统的应用本质目标。

参考文献

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