郭俊梅

【摘要】該文將結(jié)合火電廠電氣自動化的發(fā)展趨勢和前景展望，分析現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用。根據(jù)發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、廠用電運(yùn)行規(guī)則、的主要特性及各方面參數(shù)并結(jié)合運(yùn)行方式ups系統(tǒng)設(shè)備的各個規(guī)章規(guī)范、等基本知識，以及發(fā)電機(jī)運(yùn)行中容易出現(xiàn)的各種問題。近些年來，熱控自動化迅猛發(fā)展，與此相比，電氣自動化的發(fā)展顯得極為不協(xié)調(diào)。該文將介紹常用的現(xiàn)場總線及其在火電廠自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了ECS和DCS的一體化解決方案。

【關(guān)鍵詞】火電廠；自動化；運(yùn)行方式；自動化

【Abstract】This article will analyze the development and prospect of electric automation in thermal power plant， and analyze the application of field bus technology. According to the generators， transformers， circuit breakers， power plant operation rules， the main characteristics and all aspects of the parameters combined with the operation of ups system equipment rules and regulations， and other basic knowledge， as well as generator operation prone to various problems. In recent years， the rapid development of thermal control automation， compared with the development of electrical automation appears to be extremely uncoordinated. This article will introduce the commonly used field bus and its application in thermal power plant automation system， introduces the integrated solution of ECS and DCS.

【Key words】Thermal power plant；Automation；Operation mode；Automation

1. 關(guān)于火電廠電器自動化ECS系統(tǒng)

發(fā)電廠用電系統(tǒng)建成ECS是近年來自動化領(lǐng)域一個非常引人注意的熱點(diǎn)，不同于DCS側(cè)重于熱工系統(tǒng)的監(jiān)控相對應(yīng)，ECS側(cè)重于電氣系統(tǒng)監(jiān)控、發(fā)電廠內(nèi)部，從而保證廠里用電時低電壓系統(tǒng)的保護(hù)、測量、計算、控制、分析、等綜合功能。ECS一方面實(shí)現(xiàn)了DCS的通信方式和信息交換，大幅度的減少了DCS的測點(diǎn)投資和硬接線方式下的電纜投資。另一方面，通過網(wǎng)絡(luò)和軟件的方式實(shí)現(xiàn)了電氣系統(tǒng)的協(xié)控調(diào)整、故障分析和運(yùn)行調(diào)整，從而提高了整個發(fā)電廠的自動化水平。ECS順應(yīng)了技術(shù)發(fā)展的大趨勢與潮流，通過充分利用現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的方式，使發(fā)電廠用電技術(shù)水平有了迅猛提高，對于電氣系統(tǒng)自動化具有至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。但是還必須在以下兩個方面實(shí)現(xiàn)取得突破性的進(jìn)展：一方面是實(shí)現(xiàn)對廠用電氣全通信控制。目前ECS系統(tǒng)不能滿足DCS通過ECS對電氣系統(tǒng)的通信全控方式。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須解決熱工藝聯(lián)鎖問題。另一方面，電氣后臺系統(tǒng)的應(yīng)用仍然基本處于初級階段，距離實(shí)質(zhì)性的實(shí)現(xiàn)控制邏輯以及提高電氣控制水平及系統(tǒng)運(yùn)行管理水平仍然具有很大差距。

2. 火電廠電器自動化技術(shù)現(xiàn)狀

2.1火電廠電器自動化技術(shù)變壓器組監(jiān)控。

（1）包括發(fā)變組高壓側(cè)斷路器、勵磁系統(tǒng)的滅磁開關(guān)、勵磁調(diào)節(jié)器開關(guān)、整流柜開關(guān)、AVR增、減磁控制，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、解列程序控制和軟手操控制，以及電壓、電流、頻率、有功、無功、電能、溫度、開關(guān)狀態(tài)等監(jiān)測。使勵磁系統(tǒng)開關(guān)的聯(lián)鎖跳閘、無功自動調(diào)節(jié)，失磁快減、發(fā)電機(jī)順序并網(wǎng)、順序解列等功能都得到了提高與發(fā)展。

（2）發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式。發(fā)電機(jī)在額定參數(shù)下可長期連續(xù)運(yùn)行。發(fā)電機(jī)在滿足規(guī)定的技術(shù)數(shù)據(jù)和技術(shù)要求，同時在正確維護(hù)的條件下，能夠長期連續(xù)運(yùn)行。發(fā)電機(jī)長期連續(xù)運(yùn)行額定功率為200 MW，最大連續(xù)功率220 MW。

2.2火電廠電器自動化技術(shù)勵磁系統(tǒng)的監(jiān)控。

勵磁系統(tǒng)是同步于發(fā)電機(jī)的重要組成部分，向發(fā)電機(jī)勵磁繞組提供可調(diào)節(jié)的勵磁直流電流。勵磁系統(tǒng)的安全可靠性關(guān)系到電網(wǎng)和機(jī)組的安全穩(wěn)定，至關(guān)重要。原有的專用勵磁裝置，通過硬接線方式與DSC接口，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、解列程序控制、以及電壓、電流、頻率、有功、無功、電能等參數(shù)監(jiān)測的功能。

2.3火電廠電器自動化技術(shù)現(xiàn)場總線應(yīng)用。

現(xiàn)場總線是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備，是以單個分散的、數(shù)字化、智能化的測量的控制作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動控制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，與控制系統(tǒng)。FCS的現(xiàn)場總線融入DCS后，將徹底解決DCS的致命性弱點(diǎn)―雖然可以監(jiān)視、控制整個工藝過程并自動進(jìn)行修復(fù)，但無法在DCS的工程師站上對現(xiàn)場儀表進(jìn)行維護(hù)、診斷、組態(tài)。

2.4火電廠電器自動化系統(tǒng)功能。

（1）廠用電數(shù)字式綜合保護(hù)測控單元一方面通過通信接口和總線網(wǎng)絡(luò)與廠用電自動化子系統(tǒng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)與DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，同時與熱工緊密聯(lián)系電動機(jī)負(fù)載的數(shù)字式測控單元，省去了所有測量變送器以及控制電纜。這種接口模式不僅保證了DCS與廠用電系統(tǒng)的緊密聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了電廠機(jī)、爐、電一體化運(yùn)行和管理。對純電氣開關(guān)、設(shè)備的控制可通過權(quán)限設(shè)置來決定控制模式，通常情況下有兩種模式：一種以ECS廠用電自動化系統(tǒng)進(jìn)行控制為主；另一種以DCS控制為主。以上監(jiān)控模式不僅給老電廠的改造有很好的先進(jìn)性，更適用于新廠的建設(shè)與發(fā)展。endprint

（2）接口方式主要有以下兩種：一種是電廠熱力系統(tǒng)的電動機(jī)等測量、控制設(shè)備等通過現(xiàn)場控制總線網(wǎng)、通信接口設(shè)備分別與DCS以及電氣監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信。另一種是電廠電氣測量、監(jiān)控設(shè)備等與現(xiàn)場工業(yè)總線網(wǎng)和通信接口設(shè)備與電氣監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)與DCS信息交換。

3. 火電廠電器自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1火電廠電器自動化技術(shù)前景分析。

短期來看，經(jīng)過有關(guān)部門預(yù)測，發(fā)電機(jī)容量將達(dá)到9.5億kw左右，其中火電占據(jù)絕大比例，火電裝機(jī)建設(shè)目仍處在火速增加的勢頭。董景晨說：“如果我國經(jīng)濟(jì)保持現(xiàn)在的高速增長，就存在對電力需求的增長，也就會帶動發(fā)電裝機(jī)的增長。盡管核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源發(fā)電在發(fā)電裝機(jī)中的比例會逐漸增高，但火電的主導(dǎo)地位在未來幾十年內(nèi)是不會改變的，火電的裝機(jī)增長趨勢是肯定的?！迸c此同時，他也看到了火電市場存在的變化，“上大壓小”使火電廠單機(jī)容量逐步增大，數(shù)量卻逐步減少，這將會直接導(dǎo)致市場份額的減少。與此而來的自動化設(shè)備需求如煙氣排放監(jiān)控系統(tǒng)、廠用電管理系統(tǒng)等給自動化設(shè)備帶來了新的市場。

3.2大型單元機(jī)組自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

2007年3月，溫家寶總理提出了“十一五”期間關(guān)停5000萬KW小火電機(jī)組的目標(biāo)，“上大壓小”政策正式出臺。在這一政策推動下，小機(jī)組紛紛關(guān)停，大機(jī)組建設(shè)則如火如荼。中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會副秘書長董景辰說，“機(jī)組單機(jī)容量的加大提高了對相關(guān)自動化產(chǎn)品的要求和難度。新一代電氣自動化系統(tǒng)從功能上覆蓋發(fā)電廠的廠用電系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)機(jī)組裝置、升壓站系統(tǒng)等。

4. 結(jié)語

發(fā)電廠廠用電氣自動化系統(tǒng)ECS是近年來在軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展的基礎(chǔ)上形成的新型自動化系統(tǒng)。DCS雖然在過去的幾十年對于自動化水平帶來了極大的貢獻(xiàn)，但同時也具有不可忽視的問題。為了解決這一問題，有效途徑就是實(shí)現(xiàn)電廠電氣綜合自動化，在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)機(jī)、爐、電的集中管理，從而達(dá)到電廠主控室爐 、電、機(jī)控制水平協(xié)調(diào)一致目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M].北京：中國電力出版社，1994.

[2]陳文高.配電系統(tǒng)可靠性實(shí)用基礎(chǔ)[M].北京：中國電力出版社，1998.

[3]寧高平.正在崛起的中國動力傳動與控制技術(shù)―感受2008亞洲國際動力傳動與控制技術(shù)展覽會[J].工程機(jī)械，2008（12）.endprint