电气自动化在发电站中的应用

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  摘要:
  在我国当前的发电结构中,还是以火力发电站为主要的发电主体。经济的快速发展,使我国每年所需的电能量呈不断上升的趋势,这样原有的发电厂电气系统已越来越无法满足当前对机组控制系统的需求,所以电气自动化技术创新已成为必然趋势。电气自动化技术以其高效率、高自动化等特点在发电站中的应用越来越广泛。
  关键词:发电站;电气自动化;应用
  中图分类号: TM6文献标识码: A
  火力发电作为我国电厂发电的主要结构,每年创造出来的电能不断增多。随着计算机网络技术、信息技术等的不断发展,高参数、大容量的大型火电机组成为国内电力行业的主力机组,电气自动化技术在发电站中的应用越来越广泛,不仅可以有效提高工作效率,还降低了造价成本,提高了市场竞争能力。由此可见,运用电气自动化技术已经成为发电站生产与发展的必由之路。
  一.电气自动化在火力发电中的作用
  1.有效提高发电效率
  随着我国居民生活水平的不断提高,我国用电量正不断攀升。就前几年发电效率来看,发电量并不能很好的跟上人们的用电量,尤其是在夏天,一些地区居民的供电还要分时段进行,对居民的生活影响较大。由于冷暖空调的使用率在不断加大,对电力厂的发电强度要求也在不断提高。
  传统发电系统在技术上存在着一些弊端,导致发电量远远不能满足于使用量,且无法有效对生产效率进行提升。目前电气自动化的生产能够行之有效的缓解这一问题,通过对数据的有效分析制定出详细的设备运行方案,规划好运行的时间、强度,确保在为人们提供足够电量的同时不会造成过度生产,浪费资源。
  2.降低发电成本
  过去用于发电的材料主要是煤与石油,且在技术上相对落后,在发电强度上不能够进行有效的分析,导致有时发电量过大造成浪费,或是发电量不够造成用电短缺现象产生。在资源的燃烧上,由于传统方法是人工操作,常常会导致燃烧不充分现象,造成资源的浪费。但电气自动化技术能够有效避免这一点,通过计算机软件自动计算出原料经过充分燃烧需要的时间,提高燃料的使用效率。这种技术的应用能够让发电站的发电效率得到质的飞跃,保障供电量能够满足我国居民的使用。
  3.优化配置设备资源
  在发电厂进行火力发电的过程中,资源的合理分配是很重要的。发电厂内不止一台设备,这些设备经常是需要长时间运转才能够保证供电量符合需求。但是设备的运转也是要有一定限度的,长时间的超负荷运转常常会使设备使用效率降低,甚至出现损坏。使用电气自动化技术之后,设备的运转效率能够被精确计量,在超负荷运转后能够自动停止生产,在修养一段时间,待设备冷却之后再自动开启。这样一来,设备能够轮流修养,保障使用年限。同时,在设备出现故障时,电气自动化系统能够及时对故障进行报警工作,确保管理人员能够在第一时间发现问题并及时解决。在设备操作上,可以输入以往数据对设备实施人工模拟操作,让设备在使用的过程中能够最有效的提高利用率。
  二.电气自动化技术在发电站的发展现状
  科学技术的不断提高,使电力自动化技术的水平得以不断的发展,同时随着发电站自动化技术水平的不断提高和发展,其监控装置不仅可以对采样进行有效的测量、保护和监控,同时实现了计算机的监控和保护技术,使现场总线技术与工业以太网的网络得以形成。目前在电气自动化系统中,主要由控制层、间隔层和通信层三部分组成,从而使整个系统实现有效的监视和控制。下层之间可以不依赖于上层设备而独立实现各功能,整个系统的核心则是以电气自动化的控制层为主,有效的实现了对数据信息的监视、控制、采集和整理。通信层的主要任务则是要完成系统间隔层与各站点之间的数据交流、互访与转换,逻辑监视与控制电气设备。至于电气自动化系统的间隔层,则是由保护监控装置和智能设备两大部分组成,通过网络和接口等方法灵活实现与系统上层功能的数据互访与沟通。
  三.电气自动化技术在发电站中的应用情况
  1.在设备保护中的应用
  (1)联锁保护。发电站在运行过程中会遇到各种不同的故障,会导致电力系统无法正常工作。而电气自动化技术可以对设备进行联锁保护,当出现异常问题时,可以及时自动切断闸门,停止故障设备的运行,从而防止电力设备受到进一步的破坏。
  (2)装置保护。发电站中需要用到的保护装置有安全门、危机保安器等,电气自动化技术的使用可以将这些保护装置协调搭配起来,根据电气操控指令运行,防止设备受到外在因素的干扰。
  (3)继电保护。将继电器与计算机连接起来,可以构建出一道能够调控发电站继电器运行的自动化控制模式。继电器自动化模式主要是根据电气以及热工参量的限制来判断设备的状况,另外结合与火电厂相配套的装置构成一整套的保护回路。
  (4)防雷保护。在电能生产中,部分电机设备可能受到雷击的干扰,出现连接中断、线路损毁,甚至可能直接损坏设备。而自动化的运行模式中添加了电力设备保护控制,可以利用防雷器来增强设备的抗雷击性能,以免造成不必要的损失。
  2.在常规控制中的应用
  火力发电是一个复杂的、综合性的流程,因此必须把握好常规生产中的各个操作过程。而传统的发电站因为缺少先进的控制技术,许多设备很难发挥出最佳的性能。如果将电气自动化技术应用到常规控制中,则有明显的优势。
  (1)集中控制。对那些规模大、电能产量高的发电站,由于设备很多,如何处理好设备之间的协调关系显得尤为重要。电气自动化技术科技将汽轮机、锅炉、發电机组等设备合理地组合起来,实现集中控制操作,有效地提高了设备的运行效率。
  (2)就地控制。对那些规模小、电能产量低的发电站,设备较少,但也需要构建一套综合的控制体系,将锅炉、汽轮机、发电机组这些重要的设备和装置综合连接起来,避免设备单独运行时带来的不便。
  (3)自动控制。电气自动化技术的应用必然带来电能生产的自动化,例如:计算机技术的运用摆脱了原来人工控制设备的模式,实现全面自动化控制,不仅减少了设备运行过程中的错误,还降低了电能生产的难度,可以提升企业的电能产量,创造出更多的经济效应。
  (4)故障控制。电气自动化技术除了在电能生产中具备很多使用价值之外,还可以起到设备故障控制的作用。技术人员可以通过计算机在线监控系统对火电厂的各项设备的异常情况进行实时监控和及时诊断。对于一些小的故障,系统还可以根据相应的操作指令,自行处理。
  四.发电站电气自动化技术创新应用
  1.一体化炉机组应用
  通过实现机电一体化转换为创新炉、机、电单元一体化的运行模式,电气自动化技术在发电站中得到了有效的利用,同时将DCS系统基于以上单元运行,把整体机组运行状态、信息等参数进行汇总分析,挖掘机组潜力,实现特色和控制功能,达到合理缩减控制室,令复杂监控系统得到良好的简化。为了强化火电厂电网系统管理运行,提高工作效率,以最优化的状态运行服务,单元化统一火电记住必须为电厂管理信息系统采集信息的过程服务,切实提升发电站火电机组自动化管理水平。
  2.保护控制手段创新应用
  传统的火力发电系统采用连锁报警为保护和控制手段,但是只能对超限现象报警,并不能对连锁跳机的保护和波动性控制。现代电气自动化系统要求通过计算机系统实现系统的保护控制,自动展开系统故障诊断与检测,及时、实时的反馈运行信息,发现机组设备的安全隐患,合理调整、更新控制策略,实现防患于未然的管控目标,完善系统自动化保障体系,维持系统良好的运行。再者我们还可利用自动化电气系统设备由传统被动性、事后性防御发展为预知预防维护及维修设备的同步高效进行。
  3.合理实施全通信电气控制
  传统的发电站电气自动化系统没有满足DCS系统全通信电气控制目标,主体系统的安全性和通信速度依然存在很多问题,使得自动化电气系统与DCS间始终包含部分硬接线。优化现行阶段的基本见识功能,全面提高自动化电气系统的控制水平和控制逻辑,使其自动化能力和管理能力显著提高,实现全通信电气控制模式,提升后台电气系统实际水平。
  4.科学构建通用型网络服务结构
  优质的通用性网络结构支撑着发电站电气自动化系统的良好的运营服务,科学应用创新型电气自动化技术可以有效地提高系统的运行效率,改变传统自动化办公环境,实现面向控制机与元件的电气整体自动化系统网络升级,完善发电站从管理层到现场的实时监控,营造良好的电厂管理系统、控制系统信息数据实时上传,达到全面控制发电站的自动化运行目标。
  五.电气自动化在发电站中的发展趋势
  现代发电站电气自动化技术是基于计算机网络控制系统的实现了监控、测量与保护三维一体的工业化以太网,开拓了信息与通信数据采集的全新方法,在该领域内实现技术的革新,系统的一体化,通过分层分布的方式实现对整体与局部的控制见识,有效地拜托下层功能对上层网络及设备的依赖。
  同时,现行的自动化发电站系统已经通过科学先进监控技术同他类监控系统的良好数据交换,有效地实现发电站运行生产的实时信息控制和管理。随着计算机网络技术的发展,ECS自动化系统将逐步传统的发电站控制系统,实现智能化管理的科学转变,主体体现为测控装置及间隔层保护全面独立,令控制系统单元实现了一体化测量,向着网络智能化综合方向发展。发电站生产系统单元在现有控制监视基础上还会实现互联站控层、防护误操作,记录状态信息,直接面向于机组或一次性设备的科学管理。同时基于以太网综合优势,电气自动化发电站将借助网络结构科学实现综合自动化系统功能,形成自动化全集成性体系保障数据在站点之间的良好、高效与可靠交换。
  六、结束语
  电气自动化通过其电子化、网络化的功能,让我国的发电事业实现了智能化与自动化的发展,并且最大限度的提高了能源的使用率,保证我国用电质量。相信通过今后的不断实践,电气自动化技术能够更有效的应用于电站发电工程。
  参考文献
  [1]电气自动化控制系统的应用及发展趋势
  [2]电力系统电气自动化在火力发电中的应用与研究
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