浅谈发电厂电气自动化控制方法

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[摘 要]通过应用DCS技术，在电厂运行过程中很好的实现了机、炉的自动化控制，而以往对电气的不重视造成了电气自动化控制的相对落后，已经严重制约了发电厂全面实现自动控制一体化的发展。在下面文章里，我们将对如何实现发电厂电气自动化控制这一问题进行研究，了解其目前状况及发展趋势。

[关键词]电气自动化；控制方法；ECS；DCS

中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0048-01

前言

随着《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》的出台，电力行业的改革将进一步深化，在发电厂运行过程中，如何更好的提高生产运行效率，降低运营成本成为电厂管理人员需要迫切解决的问题。目前在发电厂电气运行方面，由于以往对电气方面的自动化控制不够重视，应用的还是电气监控系统（ECS），采用“一对一”的硬接线控制及仪表监视，自动化水平很低，且与机、炉控制系统相对独立，严重制约了发电厂全面实现自动化控制一体化的发展。在下面文章里，我们将简单了解发电厂电气控制的现状，并对将ECS纳入DCS，在电厂实现机、炉、电自动化控制一体化这一问题进行分析。

一.电气控制现状

机、炉、电作为构成发电厂的重要组成部分，三者缺一不可，彼此之间存在必然联系，在运行过程中，只有协调一致，才能实现电厂的高效有序运行。通过研究我们发现在目前运营的很多发电厂都实现了通过DCS对厂内设备的自动化控制，但只是侧重对机、炉设备的自动化控制，对于电气设备，只是采集很少的一部分数据进行监视。在电气运行过程中使用的是相对独立的电气监控系统ECS，自动化程度较低，且ECS和DCS之间缺少联系，无法数据共享，集中管理。随着电网的不断扩大，电气设备数量越来越多，在控制过程中，控制系统需要处理的数据也越来越多，机、炉、电的安全稳定运行也越来越依赖于三者的协同操作，相对独立的ECS系统显然已经无法满足电厂运行需求，成为实现电厂自动化全面统一管理的短板，严重的影响着电厂运行效率的提高，对于电厂的安全稳定运行也是隐患。通过结合目前的技术手段，我们认为解决这一问题的最好方法就是将电气自动化控制全面纳入DCS。利用DCS系统强大的分散控制、集中操作能力，实现电厂运行控制的智能化、一体化。

二.DCS（集散控制系统）

通过对智能化技术、自动化技术、微电子技术的综合应用，目前在电厂运行中广泛应用的DCS系统，实现能够对全厂机、炉设备的自动化控制。DCS即集散控制系统，是以通信网络为纽带，将过程控制级和监控级联系在一起而组成的一个多级计算机系统。有着可靠性高、组态灵活、开放性和功能齐全等多个优点。发电厂运行过程中，需要监视、控制的设备种类不同、数量众多，DCS系统的应用很好的实现了对电厂设备的分散控制、集中操作和分级管理，对于提高电厂运行管理水平有着很大的帮助。

三.ECS纳入DCS

在上面我们了解到，电气监控系统（ECS）的相对独立，严重制约电厂的自动化控制一体化进程。通过对电气自动化控制系统的技改升级，将发电厂电气监控系统纳入DCS控制，从而实现对全厂机、炉、电的全面统一监视控制。下面我们对如何实现ECS纳入DCS进行分析。

3.1 如何通过DCS实现对电气设备的控制

根据DCS系统的结构和工作原理，我们来简单分析如何通过DCS实现对电气设备的自动化控制，在实际的电厂运行中，电气方面的操作主要包括厂用电倒切、断路器分合闸及电机的启停等，这些操作的自动化控制需要DCS系统对相关设备的运行参数进行采集、分析、判断，形成的电气逻辑发出操作指令，通过通信端口及网络到达现场智能终端，进而实现对设备的自动操作。对于以前电气运行过程中经常出现的误操作，DCS系统通过对运行人员的操作指令及设备动作情况进行判别，确保其合法性和可靠性，有效的避免了误操作的发生。

为了使电气信号满足DCS系统要求，对于电气系统中的电流、电压、有功、无功、功率因数等运行参数，通过模数转换将模拟量转换为数字量，一般以4到20 mA标准信号送入DCS系统并反映在后台监控画面。而对于需要根据运行情况自动调节的励磁系统、组保护及厂电系统这些重要部分，相关的保护信号及位置开关量则以数字量传输到DCS系统进行逻辑判断。

3.2 电气自动化控制功能的实现

通过将ECS纳入DCS，对于以往需要人为操作的发电机解并列、厂用电倒切、公共系统控制等环节，实现了自动化控制操作，在有效避免误操作的同时，也很好的满足了“减人增效”这一要求。

发电机的自动解并列。DCS系统中的发电机自启停逻辑单元通过对发电机转速及出口电压等参数的采集判断，能够按照设定的顺序依次发出信号投入无功励磁调节系统和同期装置，待满足同期条件后，发电机实现自动并列；需要解列时，DCS系统对负荷情况进行监视，当负荷下降到整定值时，自动退出发变组、发电机出口及失磁连跳保护压板，待负荷降低至零时，依次自动跳开发电机主开关、关闭主汽门和退出励磁通道。

厂用电的自动倒切。通过DCS系统对厂用高、低压电系统相关运行参数的实时监视，并对这些运行数据进行记录、分析，在满足系统设定的自动倒切条件时，按设定步骤对厂用电进行自动倒切。

公共系统的自动控制。发电厂电气公共系统主要包括备用开关、公共照明、继电保护、无功电压自动调整装置等，这些装置是保证电气运行安全稳定的必要基础。通过DCS系统能够实现对这些装置的远程监控，在需要调整时可按照设定好的逻辑规则进行自动调整。

3.3 保证电气自动化控制安全可靠的几个措施

通过将ECS纳入DCS实现对电厂电气自动化控制时，为了保证安全可靠性，有必要针对性的做出以下几点保障措施：

1.电厂设备电源根据电压高低可分为强电和弱电电源，为了避免强电电源对监控系统造成干扰，有必要将强电供电电源与弱电进行分别布置，并保持足够距离或进行屏蔽。

2.在高压开关分合闸时，其分合闸电流信号一般比正常运行时大许多，单纯的依靠DCS监控系统的输出触点无法满足操控需求，应通过加装扩展继电器将分合闸电流信号传到控制回路，从而保证高压开关的操作的安全可靠。

3.为了避免误操作，在现场及后台机有必要设置综合逻辑闭锁，且高压开关柜上应装有远方/就地转换开关。

4.为了在DCS系统准确反映高压开关的分合位置，有必要将开关合及开关分的辅助触点同时接入DCS监控系统，从而避免开关位置的误判。

5.为了保证无功和电压的自动调整准确可靠，对于重要的电气参数，有必要采集两相的相关参数。

结束语

未来很长一段时间，通过DCS实现机、炉、电的统一管理将是电厂自动化控制的主流方式。发电厂通过技改升级将电气监控系统全面纳入DCS，能够更好的实现发电厂的智能化、一体化管理，在极大提高电厂运行管理水平的同时，也利于实现减人增效、节能降耗、和谐发展。

参考文献

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