电厂自动化的控制技术运用及发展

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇电厂自动化的控制技术运用及发展范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要： 经济的迅速发展使得电力成为不可或缺的能源，发电厂的发电效率也成为人们关注的焦点，它直接关系到经济建设的健康发展。科学技术的发展使得传统的电厂管理控制技术逐渐显露出弊端，新的自动化控制技术也应运而生，它们在提高发电厂工作效率上起着关键性作用。本文主要对电厂自动化控制技术的特点、具体控制方案以及各种控制技术进行了分析，对PLC、DCS、FCS等进行了介绍，同时对自动化控制技术在电厂中的应用进行了预测。

Abstract： The rapid development of economy makes electronic energy become indispensable. Power efficiency has become the focus of people's attention. It is directly related to the healthy development of economic construction. The development of science and technology makes the traditional control technology of power plant management gradually reveal shortcomings. New automatic control technology also arises at the historic moment. They play a key role in the increase work efficiency of power plants. In this paper， the main characteristic of power plant automation control technology， specific control schemes are analyzed. And a variety of control technologies of PLC， DCS and FCS are introduced. At the same time， the application of automatic control technology in power plant is forecasted.

关键词： 发电厂；自动化控制技术；方案

Key words： power plant；automation control technology；plan

中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）32-0059-02

作者简介：支秋林（1960-），男，上海人，本科，工程师，研究方向为电力设备及自动化。

0 引言

发电厂中的自动化控制自上世纪50年代就已经开始兴起，随着科学技术的不断推动一直发展到今天。很多控制已经由最初的手工操作转变到今天的连续全自动控制，极大的改善了电能生产，提高了工作效率。由于自动化专业涉及范围广泛，相应的应用领域也非常广阔，从闭环控制到自动控制均采用分散控制系统（DCS）。

就电厂自动化来说，它是通过采用测试、通信、监控以及保护等措施进行相关电气设备的掌控、检查以及信息化管理等，DCS是应用最为广泛的系统，但其也存在弊端，现场总线控制系统FCS以及无线电技术等也各有优缺点，本文对此一一讲述。

1 电厂自动控制技术分析

微机保护技术的不断发展使得电厂综合保护测量控制装置能够实现基于交流采样的保护、测量、控制等。还可以方便的采用现场总线、工业以太网等技术组成相应的网络，综合自动化系统ECS应运而生，它与电厂中其他的管理系统，如：MIS、DCS、NCE[1]等一样，也是为了实现电厂的信息化[2]。ECS系统属于分层分布式系统，有基站控制层、通信控制层以及间隔层。上层的设备以及通信网络不会影响下层设备和通信网络。针对ECS的不同需求，系统方案也会有所差别，下面介绍两种常见的典型方案。

1.1 按电气分段进行组网的ECS方案。其中，在基站控制层包含有双冗余系统服务器、维护工程师站以及转发工作站等。在系统服务器中实现的主要功能是对系统的通信、数据进行处理和存储；维护工程师的主要功能是对系统进行维护和组态；操作员站的主要功能是为运行人员提供人机交互平台；转发工作站的主要功能是实现电厂内各个系统的数据交换。这种方案的主要特点是简单实用、可以较容易的实现现场总线布线、其间隔十分分明、维护方便等。主要不足在于与DCS的工艺流程控制关联度较小，与其进行通信也较为困难。

1.2 按工艺流程进行组网的ECS方案。其站控层的结构与方案2是相同的。在通信控制层，主控单元的分配原则与DCS系统相同，都是按照工艺流程进行分配的。与生产流程关联较少的保护测控设备，如：进线和低压变压器等进行单独联网；同时，主控单元中还要接入：发变组、快切屏、同期屏等。

这种方案的主要特点是：与DCS的工艺流程控制有着密切的关联，可以实现主控单元与DCS中CPU的一对一通信，具有较高的实时性和可靠性，通过通信可以实现DCS对设备的控制，其主要不足在于系统较为复杂，总线在布置上存在电气间隔的交叉。

2 DCS与可编程逻辑控制器件PLC控制系统技术及存在的问题

当前，大部分的PLC、DCS产品都是由制造商自家的软硬件组成的，构成相互独立的体系，它们为了对自己的市场进行保护，相互之间没有交流，在通信上也只能通过网关等接口进行，难以实现不同系统的互联。而如果需要进行不同系统之间的互联，则需要对软件接口进行开放，这不仅会增大用户的投资，一些产品的通讯速度也不尽人意，达不到信息化电厂的要求。

传统的PLC、DCS系统需要将现场的信号全部接入到I/O卡件中，一旦增大系统规模，大量的检测信号将会在PLC以及DCS的入口处汇集，导致瓶颈现象的出现，引起信号的堵塞，降低了系统的安全可靠性[3]。

3 现场总线控制系统FCS控制技术应用分析

在FCS系统中，信号传输的方式是一对多的双向传输，所采用的数字信号具有较高的精度、较强的可靠性，相应的设备处于运程监控以及可控状态，对于用户而言，可以自由选择设备进行互联。智能仪表的功能包括：实现通信、控制以及运算等[4]。

当前的FCS存在的缺陷有：没有统一的通讯协议，另外，当前的现场总线通讯速度较低，所连接的设备也较少，无法支持非智能仪表。因此，工厂需要花较大资金进行非智能仪表的更换。虽说现场总线能够给用户带来效益，但它处于企业网底层，有些情况下无法给企业带来整体效益。所以，在进行现场总线的管理上，需要与其他管理系统相结合[5]。

4 无线电技术应用分析

所谓无线传输，是指通过无线设备，在一定的频率范围内将过程量通过无线装置将电子信号转换成为无线电波信号传播出去，同时，在分散控制系统安装无线装置将电波接收并进行转化，从而参与到系统的监视和控制中。在无线技术的选择上，当前能够应用于电厂自动化控制的无线技术只有几种。

4.1 自组织网络。在自组织网络中，每台网络的设备同时也是邻近设备的路由器，当一台设备无法同网关进行通信时，其信号将会通过其他的开放通道进行传送。它相当于给系统提供了更多的通信路径，提高了信号传输的可靠性。在网络及其环境发生变化的情况下，网络中的设备以及网管能够进行协调工作，保证数据的可靠，同时降低了功耗。

4.2 蜂巢网络。在该模式中，信号从一个发射塔传到另一个发射塔，实现信号移动通信。可以通过增加发射塔的方式来扩大服务面积，在一些偏远地区只需有网络覆盖，就能够享受到通信服务。

4.3 无线以太网。无线以太网技术可以以有线连接的速度实现数据的传输。其信号可以穿越墙壁以及实体物理障碍。当功率较低或是与设备距离较近时，无线以太网的工作情况良好，它在无线现场网络、控制室以及数据的收集中应用较多。

4.4 全球微波存取互通技术。在过程控制中，全球微波存取互通技术十分适用于长距离无线网络的主干数据访问中。其优点有：采用低频传输，信号受物理障碍的影响小，覆盖面积大。

5 自动化控制技术发展趋势

电厂中自动化控制技术将监控、测量以及保护等融为一体，最终实现了现场总线技术的一体化。在监控系统时采用分层分布的方式，提高了信息收集的水平。在未来，应该加强系统的技术创新，最终实现监控运行一体化。不断发挥出机组的内在潜力，最大程度的优化系统的控制功能。就自动化技术而言，通过计算机系统，它可以实现实时的保护以及调整。机组中存在的问题也能得到及时的解决，最终服务于电气系统的安全稳定运行。在当前的电厂自动化系统中，全通信电气控制要求还无法得到完全满足，自动化系统之间还要通过硬接线进行连接，对此，要对联锁热工工艺进行研究和发展，才能有效提高自动化系统后台应用的水平。现代自动化控制技术在飞速发展，与此同时，发电厂运行的安全性以及稳定性要求也在不断提高。对此，要对电厂自动化系统实施有效控制以及可靠保护，提高自动控制系统对电厂运行设备等的保护能力。

在报警以及联锁系统保护方面，要对其存在的缺陷进行改进，如：采用计算机控制技术等，保证报警系统的及时和有效。最后，在系统运行过程中，要对运行情况进行实时分析，尽可能的减少设备的损坏以及尽量降低发生故障的概率。在指导发电厂自动化研究以及发展方向的过程中，要充分利用现代预警理念，促进电厂自动化控制系统的发展。

6 结束语

综上所述，在电厂自动化的规划过程中，既要与电厂的各类工艺相结合，同时也应该与生产过程相结合，采用最为合适的总线标准以及检测控制技术。本文主要对电厂自动化控制技术的特点、具体控制方案以及各种控制技术进行了分析，对PLC、DCS、FCS等进行了介绍，同时对自动化控制技术在电厂中的应用进行了预测。

参考文献：

[1]戴戈.工业电气自动化生产在化工企业中的应用[J].科技风，2011（21）：86.

[2]崔宏薇.百亿石油石化市场诱惑电气设备企业如何掘金[J].电力系统装备，2010（4）：26-29.

[3]杜晓伟.论火电厂电气自动化系统建设[J].价值工程，2012，31（7）：127.

[4]王伟峰.燃气中控系统技术开发与应用[J].电脑编程技巧与维护，2013（4）.

[5]汪才平.对电力系统自动化控制技术的分析与探讨[J].中国新技术新产品，2012（21）.

[6]吴永晨.电力系统自动化技术应用与发展[J].中国高新技术企业，2010（06）.

[7]丁曦伟.电力自动化系统模式与结构介绍[J].广播电视信息（下半月刊），2008（07）.

[8]李陶.远程自动化控制特点分析[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009（05）.