电气自动化在电厂系统中的实际应用

电气自动化在电厂系统中的实际应用

段垚鹏

云南电网有限责任公司玉溪供电局，云南省玉溪市，653100

摘要：近年来，随着现代科技的不断发展，电力行业对于安全、高效、可靠的电力供应需求日益增长。电厂作为电力的重要生产单位，其系统的稳定运行和优化管理成为迫切的课题。电气自动化技术作为一种先进的控制方法，被广泛应用于电厂系统中，以提高系统的可靠性、灵活性和运行效率。鉴于此，本文围绕电气自动化在电厂系统中的具体应用展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

关键词：电气自动化；电厂系统；电气控制系统

1.电厂电气自动化技术的特点

1.1高效性

通过自动化设备和系统的应用，实现了生产过程的高效运行。它能够提高生产效率，减少人为操作的错误和劳动强度，大大节约了人力资源和生产成本。

1.2融合性

不同技术与多个学科互相融合，包括控制学、语言学、信息技术学、计算机学、电子学等。随着技术的发展，电气自动化技术的覆盖的技术部分越来越广，这样电气自动化的设计过程中，不仅仅需要重视硬件部分，也需要在软件算法方面花更多的精力。

1.3响应时间短

与热工系统相比，电气设备的操作频率较低，有的好几个月才操作一次，但对动作要求是时间要短，通常是40ms内完成[1]。

2.发电厂电气自动化的控制系统

2.1 集中控制

发电厂电气自动化的控制系统主要包括集中控制和分散控制两种。

集中控制是一种将强电和弱电控制结合在一起，将电气设备的电压、电流、模拟量等信号统一接入到中央控制器中，通过中央控制器对这些信号进行处理，实现对电气设备的控制。这种控制方式具有结构简单、操作方便、维护简单等优点，但同时也存在一些缺点，如中央控制器负担重、处理速度慢、可靠性不高等。目前电厂系统的各种保护和安全自动装置都处于相对独立运行的现状，难以改变。通常情况下采取硬接的方式，接入量一般是DO、DI和模拟量三种[2]。但这种连接方式将拥有抗干扰力不强的缺点，且由于接入量的增加而增加投资成本，导致信息监测不健全和工程造价高等后果的发生，最终造成无法全面实施电气系统综合保护自动化的管理。综上所述，虽然集中控制在发电厂电气自动化控制系统中具有一定的应用，但仍存在一些问题需要解决。在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的控制系统，确保电厂的安全稳定运行。

2.2 远程监控

远程监控系统主要是由以下部分组成：（1）数据采集器：负责采集现场电气设备的各种数据，如电压、电流、温度等。（2）PLC或触摸屏：作为系统的控制核心，接收数据采集器采集的数据，并根据设定的逻辑进行处理，发出控制指令。（3）边缘计算网关：负责将PLC或触摸屏发出的控制指令进行实时处理，并控制主控器。同时，它还完成数据记录、分析和统计等管理工作[3]。（4）物联网云平台：作为系统的远程监控中心，可以实时接收和处理来自边缘计算网关的各种数据，并通过多种渠道（如短信、语音、电话、网页、APP等）通知管理人员。管理人员可以通过云平台对现场电气设备进行远程监控和控制。

2.3总线控制

在发电厂电气自动化控制系统中，总线监控是一种全面的控制方式，被广泛应用于电厂。总线监控主要包括PC104、PROFIBUS和VIX等不同的总线控制。这些总线控制各有优缺点，需要根据具体情况选择合适的总线控制方式。在总线控制中，计算机接口总线控制中的设备只能进行双智能信号的传输，这与单回路控制不兼容。特别是在火力发电厂中，工业设备相对集中和复杂，总线控制系统需要满足更高的要求。此外，总线控制系统还需要考虑到通信速度、通信距离、通信介质、通信协议等因素，确保系统的稳定性和可靠性。同时，总线控制系统还需要具备故障诊断和恢复功能，以便及时发现和处理故障，保障电厂的安全稳定运行。

2.4远程控制

远程监控系统在发电厂电气自动化控制系统中也有着广泛的应用。

这种系统主要由数据采集器、PLC或触摸屏、边缘计算网关和物联网云平台等部分组成。数据采集器负责采集现场电气设备的各种数据，如电压、电流、温度等。PLC或触摸屏作为系统的控制核心，接收数据采集器采集的数据，并根据设定的逻辑进行处理，发出控制指令。边缘计算网关负责将PLC或触摸屏发出的控制指令进行实时处理，并控制主控器。同时，它还完成数据记录、分析和统计等管理工作。物联网云平台作为系统的远程监控中心，可以实时接收和处理来自边缘计算网关的各种数据，并通过多种渠道（如短信、语音、电话、网页、APP等）通知管理人员。管理人员可以通过云平台对现场电气设备进行远程监控和控制。

3.电气自动化在电厂系统中的应用分析

3.1在控制系统中的应用

（1）数据采集和处理：通过自动化设备和系统，实现对电厂各种数据的采集和处理，包括电压、电流、温度、压力等参数。这些数据能够为电厂的运行和管理提供重要的参考依据。（2）顺序控制：通过自动化设备和系统，实现对电厂生产过程的顺序控制。例如，在火力发电厂中，可以通过自动化系统控制燃煤的输送、燃烧、灰渣处理等环节，实现生产过程的自动化和高效化。（3）监控和安全保护：通过自动化设备和系统，实现对电厂生产过程的监控和安全保护。例如，在电力系统中，可以通过自动化系统监测电网的运行状态，及时发现和解决问题，保障电力系统的稳定和安全。

3.2在监控与保护系统中的应用

（1）数据采集和监测：通过自动化设备和系统，实现对电厂各种数据的采集和监测，包括电压、电流、温度、压力等参数。这些数据能够为电厂的运行和管理提供重要的参考依据，同时也可以通过实时监测及时发现和解决问题。（2）故障预警和处理：通过自动化设备和系统，实现对电厂生产过程的故障预警和处理。例如，在电力系统中，可以通过自动化系统监测电网的运行状态，及时发现电网中的故障，并采取相应的措施进行处理，保障电力系统的稳定和安全。（3）保护与控制：通过自动化设备和系统，实现对电厂生产过程的保护与控制。例如，在火力发电厂中，可以通过自动化系统对锅炉、汽机等关键设备进行保护与控制，避免设备损坏和安全事故的发生。（4）历史数据查询与分析：通过自动化设备和系统，实现对电厂历史数据的查询与分析。这些数据能够为电厂的运行和管理提供重要的参考依据，同时也可以通过数据分析发现生产过程中的问题和不足，为改进和优化生产过程提供支持。

3.3在能源管理系统中的应用

（1）能源计量与统计：通过自动化设备和系统，实现对电厂各种能源的计量与统计，包括煤、水、电、气等。这些数据能够为电厂的能源管理和优化提供重要的参考依据。（2）能源调度与管理：通过自动化设备和系统，实现对电厂各种能源的调度与管理。例如，在大型火力发电厂中，可以通过自动化系统将各个生产环节的能源使用情况进行集中控制和管理，实现能源的统一调度和优化配置。（3）节能减排：通过自动化设备和系统，实现对电厂生产过程的节能减排。例如，在火力发电厂中，可以通过自动化系统对燃烧过程进行优化控制，降低氮氧化物等污染物的排放，同时也可以通过自动化系统对冷却水等进行循环利用，降低能源消耗和环境污染。

结语

综上所述，在电厂系统中，电气自动化技术已经被广泛应用于控制、监控与保护和能源管理等方面。通过自动化控制和调度，可以实现电厂系统中各环节的智能化和协调化，提高电力生产和运营效率。同时，自动化监控和保护系统可以及时发现和排除故障，保障电厂系统的安全稳定运行。

参考文献：

[1]王涵,李哲,姚兴. 电气工程中自动化技术的应用研究[J]. 电子世界,2021,(09):107-109.

[2]庞明轩. 电厂电气自动化技术应用综述[J]. 科学咨询(科技·管理),2021,(02):97.

[3]田静. 电厂电气自动化的应用与发展初探[J]. 科学咨询(科技·管理),2021,(02):104.