陳金壯

摘要：近年來(lái)，由于我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)火力發(fā)電廠也得到了進(jìn)一步的發(fā)展和完善。本文通過(guò)分析和研究火力發(fā)電廠中的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，提出其中的不足之處。當(dāng)前形勢(shì)下，在提升火力發(fā)電廠的自動(dòng)化水平以及充分利用人力資源、改善工作效率的前提下，應(yīng)該更好地對(duì)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行更新和完善。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；自動(dòng)化技術(shù)；發(fā)展

火力發(fā)電是一個(gè)較為復(fù)雜的綜合生產(chǎn)過(guò)程，而電力系統(tǒng)在人們生產(chǎn)生活中得作用非常大，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著直接的影響?，F(xiàn)如今科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，也使得火力發(fā)電廠中的發(fā)電設(shè)備等更加高科技化，但是控制系統(tǒng)的日趨完善暴露出了人工操作所存在的問(wèn)題，它已經(jīng)不再符合現(xiàn)在龐大而復(fù)雜的電力調(diào)度工作的要求。

1火力發(fā)電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的分析

電力體制改革以及電力市場(chǎng)化的要求雙重的推動(dòng)力，促進(jìn)著電力建設(shè)的一再發(fā)展，這就需要電廠大力引進(jìn)現(xiàn)代化的自動(dòng)化產(chǎn)品以及自動(dòng)化技術(shù)，只有在綜合層面上提升了火力發(fā)電廠的自動(dòng)化水平，才能使得電力行業(yè)的信息化和數(shù)字化走上新的一個(gè)層次。

1.1火力發(fā)電廠已有的自動(dòng)化控制系統(tǒng)及分析

20世紀(jì)末期的火力發(fā)電廠，電氣控制系統(tǒng)主要是用I/O形式的信息輸入進(jìn)機(jī)組的DCS系統(tǒng)中，這種模式是以I/O模件作為硬連接模式，并通過(guò)DCS建立單獨(dú)的電氣控制器，其系統(tǒng)框架如圖一所示。此外火力發(fā)電廠中已有的還有ECS系統(tǒng)，主要是由獨(dú)立的電氣自動(dòng)化設(shè)備完成，這種控制系統(tǒng)具有現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)速度快、控制性強(qiáng)、模式成熟以及觀察直接等優(yōu)勢(shì)，其典型結(jié)構(gòu)如圖二所示。但是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及通信技術(shù)的日益成熟，大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)使得接入量數(shù)量急劇增加，設(shè)備條件跟不上技術(shù)的發(fā)展而嚴(yán)重受限，不僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而且還在一定程度上對(duì)火力發(fā)電廠的工作效率產(chǎn)生了影響，急需改進(jìn)和完善。還有一種自動(dòng)化控制系統(tǒng)，是火力發(fā)電廠中現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，其控制網(wǎng)絡(luò)的組成是以火力發(fā)電廠中的工藝環(huán)節(jié)為依據(jù)的，同時(shí)結(jié)合了DAS模式這種主要硬接線的電氣控制系統(tǒng)，它通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線就可以實(shí)現(xiàn)電氣線管信息的采集與控制。并且ECS可以通過(guò)通信網(wǎng)關(guān)向其他火力發(fā)電廠中的子系統(tǒng)，包括輸煤以及SIS等輔助車(chē)間系統(tǒng)傳遞電氣相關(guān)信息。這種電氣控制系統(tǒng)不僅在各個(gè)大型火力發(fā)電廠中的自動(dòng)化系統(tǒng)以及控制層中廣泛利用并取得了較好的效果，還被應(yīng)用于變電站、水電站中，得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，但是它也存在缺陷，在管理故障中會(huì)呈現(xiàn)出自身的局限性，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)間隔層中通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)出現(xiàn)節(jié)電有限的情況，導(dǎo)致傳輸效率低下，并且網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不合理。

1.2以太網(wǎng)技術(shù)在電子自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的運(yùn)用

微電子技術(shù)的發(fā)展幫助了電氣綜合保護(hù)與測(cè)試設(shè)備功能的完善，使它擁有了眾多功能，例如基于交流收集信息的保護(hù)與濾波、測(cè)量以及通訊等，這些測(cè)試功能都和以太網(wǎng)技術(shù)關(guān)系密切。以太網(wǎng)具有成本低、容量大、傳輸速度快等眾多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)正好可以彌補(bǔ)以往傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中的不足之處，所以火力發(fā)電廠中必定會(huì)更加廣泛的運(yùn)用以太網(wǎng)技術(shù)。一般來(lái)講在火力發(fā)電廠中的自動(dòng)控制是由通信方法輸入進(jìn)DCS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的，而通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)的占空層與間隔層中間設(shè)置工業(yè)以太網(wǎng)，就可以實(shí)現(xiàn)雙光纖模式的以太網(wǎng)通訊，對(duì)于控制系統(tǒng)的傳輸效率有一定的提升?，F(xiàn)如今大部分的火力發(fā)電廠都已經(jīng)采用了以太網(wǎng)技術(shù)并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，其體系結(jié)構(gòu)如圖二所示，在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展后，以太網(wǎng)電氣自動(dòng)控制技術(shù)也發(fā)展的越來(lái)越成熟，將傳感、采集和執(zhí)行形成了一個(gè)整體的深層次的控制，這種配置結(jié)構(gòu)具有眾多優(yōu)點(diǎn)，它實(shí)現(xiàn)了DCS和ECS之間的融合，降低了投資成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自動(dòng)化。

2火力發(fā)電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)用

對(duì)于火力發(fā)電場(chǎng)中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，除了要進(jìn)行改革、創(chuàng)新和完善以外，還要將現(xiàn)代化技術(shù)運(yùn)用其中。大部分火力發(fā)電廠中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)在實(shí)踐操作的時(shí)候，都十分重視機(jī)電一體化，并且自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)于保證火電機(jī)組的安全以及高效運(yùn)行有著重要意義。另外科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展催生了多種自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備，例如火焰圖像檢測(cè)器、光纖傳感器以及軟技術(shù)測(cè)量等，也使自動(dòng)化控制層面獲得了諸如MAYLAB仿真、智能控制等新型技術(shù)的支持，實(shí)現(xiàn)了由機(jī)器代替人工的目的，更好地保證設(shè)備安全運(yùn)行。

2.1自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)與設(shè)施

由于火力發(fā)電廠中熱量控制目標(biāo)數(shù)學(xué)模型十分的復(fù)雜并且難以測(cè)量，使得眾多學(xué)者繼續(xù)深入研究智能控制方面，目前我國(guó)的火力發(fā)電廠中的自動(dòng)控制系統(tǒng)一般是模糊控制和專(zhuān)家系統(tǒng)?；鹆Πl(fā)電廠對(duì)于安全的要求是非常高的，所以通常來(lái)說(shuō)自動(dòng)化生產(chǎn)的工作人員以及控制系統(tǒng)的分析和研究人員也無(wú)法進(jìn)行實(shí)地操作，通常是依靠仿真系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行訓(xùn)練，容易造成投資成本、安裝費(fèi)用和維修費(fèi)用超標(biāo)的情況。MATLAB軟件可以通過(guò)提升大中型火力發(fā)電廠機(jī)組熱工的自動(dòng)控制系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)試速度的提升，更好地推進(jìn)火力發(fā)電廠中自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制優(yōu)化過(guò)程。

2.2自動(dòng)化系統(tǒng)中運(yùn)用自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備

以往的光纖傳感器中包含的是半導(dǎo)體光纖式溫度計(jì)，這種儀器通常是用來(lái)測(cè)量超高變壓器中的熱點(diǎn)溫度的，由于變壓器的線圈中過(guò)熱的溫度很容易造成最熱電絕緣老化，情況不嚴(yán)重時(shí)僅僅是變壓器損壞，情況嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)因此產(chǎn)生重大的事故。所以通過(guò)運(yùn)用現(xiàn)代化的新型技術(shù)，可以提高變壓器的使用率和經(jīng)濟(jì)效益，使其得到更充分的運(yùn)用并且在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，這不僅保障了變壓器的安全，還為系統(tǒng)中其他設(shè)備順利工作提供了保障，這也是自動(dòng)化的重要步驟之一。

2.3火電廠中輔網(wǎng)一體化控制系統(tǒng)

為了能夠更好地控制水、煤、灰，火電廠多會(huì)使用DCD與PLC一體化I/O集控組網(wǎng)系統(tǒng)，來(lái)將區(qū)域分散控制和總集控室配合使用，有效地調(diào)節(jié)水、煤、灰的控制和使用。同時(shí)伴隨著科技的發(fā)展，火力發(fā)電廠中也投入了眾多輔助系統(tǒng)來(lái)幫助提升工作效率，例如水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)、煤質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)、燃煤摻燒智能系統(tǒng)等。

結(jié)束語(yǔ)：

現(xiàn)階段DCS系統(tǒng)正在發(fā)展中，一方面是技術(shù)深度方面的發(fā)展，DCS系統(tǒng)正在逐步變得更智能，同時(shí)還引進(jìn)了眾多自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)的控制方法，例如模擬生物視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)，依靠自動(dòng)對(duì)比圖像和文字、自動(dòng)識(shí)別語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的感知信息推理；另一方面是廣度，也就是逐步變?yōu)榇笙到y(tǒng)以及管理控制一體化，同時(shí)由單一的過(guò)程和對(duì)象進(jìn)行的傳統(tǒng)局部控制轉(zhuǎn)向整個(gè)工廠或者單位來(lái)進(jìn)行發(fā)展，甚至可以對(duì)那些大規(guī)模的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制，例如生態(tài)平衡、環(huán)境保護(hù)、國(guó)土利用等。綜上所述，在火力發(fā)電廠中運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)和設(shè)備，既能達(dá)到節(jié)約能源的目的，還可以提升其運(yùn)行效率，更好地為我國(guó)人民提供高質(zhì)量的電能。

參考文獻(xiàn)：

[1]王長(zhǎng)軍.電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用分析[J].科技資訊，2014，32：90+92.

[2]房健.淺析火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2014，27：55-56.

[3]宋生麒.火力發(fā)電廠中電氣自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，30：181.