浅谈火力发电厂电气―热控一体化控制技术

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摘 要：随着大型、特大型火电厂不断出现、单元机组容量的不断增加及智能电网的快速发展，要求火电厂要具备自动化的信息系统，所以，一些发电公司将数字化电厂的理念提了出来。数字化电厂目标的实现需要电厂自动化化设计为其提供保障，在火电厂中的电气与热控这两个自动化专业中，二者是不能独立发展的。要站在全局的角度来规划电厂的自动化系统，实现电气-热控一体化。本文主要对设计的方案进行探讨，并对相应的技术进行分析，为电厂提供一些参考性建议。

关键词：数字化电厂；智能电网；电气-热控一体化；构架

1、智能电网发展带来的挑战

在高速双向通信、集成的网络基础上，通过先进的设备技术、传感技术、测量技术及控制方法建立起来的智能电网，实现了电网的安全、可靠、高效及经济性能，智能电网主要包含激励、自愈和包容用户、提供用户需求及抵御攻击、允许各种形式的发电设备的接入等特点，为电力市场的开启及优化资产的配置起到了有效的作用。随着信息化技术的发展，智能电网呈现出信息化、数字化、互动化及自动化的特征，其中数字化是信息化的基础。在其应用方面，主要包括六个环节：发电、输电、变电、配电、调度及用电，实现了电力企业与用户之间的互动，电力企业要想搞笑的发展，发电厂的信息化及自动化水平的必须也不断发展。我国的智能电网建设改变了传统的火力发电布局，其允许各种类型的新能源的使用，智能电网的建设同时也促进了数字化电厂的发展，对火力发电厂的控制技术方面有了更高的要求，随着环保理念的提出，智能电网建设也将促进节能调度和绿色发电技术的发展。

2、火电厂现有自动化技术存在的问题

2.1电气、热控专业的分离

随着电力体制的改革，发电厂自动化建设需要一个权威机构进行协调，现在热控自动化与电气自动化都独立的发展，导致电力企业的发展水平不高，部分功能出现重复建设的浪费，自动化系统的整体优势也被局限，如图1所示：

图1 火力发电厂自动化现状

信息化的建设与电力企业的实际生产过程没有有效的结合，与生产管理相脱节，电厂的整体效益得不到最大的发挥，这也就导致了电厂自动化与信息化建设缺乏精益化的管理，给发展带来一定的困难，与智能电网的发展不相适应。

2.2电气自动化

在装置功能及其性能方面，电气自动化系统的发展的进步较大，但是各部门只对于自己相关的领域不断进行自动化建设，对与自己没有关系的环节缺乏建设的力度。电气自动化包括的环节较多，涵盖了ECS、NCS、电量计费、故障录波、保护装置、厂用电管理及自动装置等，对于这些环节缺乏统一的管理，在信息的集成、控制等方面达不到要求，最简单的电能平衡实现起来都较困难，导致电力企业的整体效益不高，电气自动化系统也没有与热控系统在信息共享方面形成统一，造成了资源的浪费。

2.3热控自动化

近几年，热控自动化系统的发展较快，但主机的控制范围没有较大的变化，在辅助车间控制系统方面的变化最大，由以往分散的控制变成相对集中的控制。随着火力发电厂的发展，现场总线控制技术的应用逐渐扩大，设备对信息的收集范围和深度都得到了扩大，在设备状态分析环节，提供了装置状态数据。在DCS中，逐步纳入了耗差分析系统及机组性能计算系统，为管理人员及运行人员提供了参考数据，系统的配置也变得简单，数据的可信性增加。随着机组经济运行和电网调峰的需求，各发电公司逐步对机组优化控制进行推广，在DCS系统中，机组优化控制功能也逐渐融入。热控自动化系统目前主要存在的问题是主厂房DCS控制与辅助车间控制没有统一，依然相互独立，如图2所示。没有形成较好的信息互通，在信息共享方面尚未完善，对数字化电厂的建设十分不利。

图2主机与辅助车间热控控制系统

2.4电厂信息部门对电气、热控自动化的业务界限不明确

由于对电厂信息化及自动化各自的业务范畴没有明确，导致部分工作出现重复或者管理方面的真空。自动化建设没有真正的服务于信息化建设，造成电厂的信息化发展缓慢，数据精确度较低；对电厂生产过程及生产管理方面，信息化没有发挥出真正的作用，导致盲目的从自动化系统中提取大量的数据，造成系统信息的不稳定。随着智能电网的建设，信息人员及自动化人员要考虑全局，构建数字化电厂的蓝图，防止出现管理真空或业务重复的现场，这样就不至于使大量的资金没有形成有效的投资效果。此外，电气、热控自动化在业务需求方面，其流程还不够完善，需要进行重组，这样信息化及自动化的水平才能真正提高。

3、电气、热控控制一体化技术的实现

3.1火电厂自动化建设规范及标准的制定

目前，火电厂的自动化发展还较为落后，为了改变这一现状，相关的管理层及权威部门应该组织相关专家对这一现状进行调研，综合智能电网建设的需求与电力市场发展的需要，制定出一套适合火电厂自动化系统发展的规范及标准，对一体化的实现打好坚实的基础，从而将火电厂自动化系统引向健康发展的道路，提高火电厂的经济运行，为自动化技术的发展奠定良好的基础。

3.2电气-热控自动化一体化控制方向

为了应对电力市场及智能电网的发展，火电厂自动化水平就要提高，火电厂必须抛弃传统的电力自动化系统与热控自动化系统分离的模式，从全局出发，将火电厂的整体控制水平不断提升。这就需要解决以下几个问题：监测系统与各独立系统一体化的实现；电气、热控控制系统一体化的实现；热控主机、辅助车间一体化控制的实现；电气-热控自动化系统过程信号的处理等。

3.3电气-热控控制一体化实现方案

要实现一体化控制，需要将拓扑结构的网络控制器设计及数据库管理进行升级完善，以解决电气、热控两个专业之间的差异问题。本文主要介绍基于概念的设计方案，该方案主要包括控制层、厂级管理层、控制管理层几个部分，并留有电厂MIS与到调度的接口，该方案主要根据电气与热控两个专业自身的特点，可以有效的对电气与热控的设备状态及信号进行处理。控制层主要是为了满足各电厂控制的需求，由各种控制器与相应的电源装置及通信装置组成，实现了对基本功能的控制，使现场总线设备的信号及通信分离开来。控制管理层主要功能是对个工程师站、历史站及操作员站等进行必要的控制和管理，在该控制层的控制管理主要针对大部分高级控制机设备故障的诊断及分析。厂级管理层主要负责机组之间的控制与管理，提供给外系统所需的信息及数据。新方案在成本的控制、设备运行效率、数据的共享、经济效益的提高等方面有着巨大的优势，是值得去推广的技术。

结束语

电气、热控一体化控制系统的构建，使NCS功能、ECS功能、现场总线设备控制等方面得到了实现，从根本上解决了目前独立控制的局面，实现了控制系统对全厂信息、数据的共享，有效的提高了火力发电厂的运营效益及管理水平，为数字化电厂的建设奠定了坚实的基础。

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