赵明军

（身份证号：130602196901063917）

我国电气自动化发展状况研究

赵明军

（身份证号：130602196901063917）

本文阐述了火电厂热工过程自动化的发展历史、现状以及发展趋势，并结合现代技术发展方向对火电厂自动化整体发展前景提出了展望。

自动化；发展；状况；趋势

近年来，高参数、大容量火电机组已成为国内电力工业的主力机组，火电站的热控技术也随着火电机组单机容量的增加和控制仪表的进步而达到崭新的水平。自动控制系统作为实现机组安全经济运行目标的有效手段，担负着机组主、辅机的参数控制、回路调节、联锁保护、顺序控制、参数显示、异常报警、性能计算、趋势记录和报表输出的功能，已从辅助运行人员监控机组运行发展到实现不同程度的设备启停功能、过程控制和联锁保护的综合体系，成为大型火电机组运行必不可少的组成部分。

1　火电站自动化系统综述

1.1机、炉协调控制系统（CCS）

机、炉协调控制系统是火电站的主控系统。协调控制系统的任务是控制机组各项输入与输出间的能量平衡和质量平衡。不断消除运行中的各种内、外干扰，满足电网对机组的负荷需求，稳定机组运行。主要功能为：接受电网的负荷调度，参与调峰和调频；实现锅炉、汽机的能量输入和输出平衡控制；锅炉内部各子系统（燃料、送风、引风、给水等）控制动作的协调；机组出力与辅机设备实际能力的协调等等。

1.2炉膛安全保护系统（FSSS）

炉膛安全保护系统主要包括火焰监测和燃烧器切投及启停管理，通过逻辑连锁实现压力保护、熄火保护和吹扫保护等功能。系统根据锅炉炉型、煤种和燃烧系统确定合理的报警保护逻辑条件，避免信号误检或出现锅炉炸的事故。逻辑联锁和控制部分采用的控制仪表现已从早期的继电器或固态元件发展为可编程逻辑控制器（PLC）。由于PLC可按双机冗余配置系统，系统具有较高的控制可靠性。软件采用梯形图编制，易于组态编程和修改控制流程。

1.3汽机电液调节系统（EH）

国内早期的汽机控制采用液压控制系统，20世纪80年代由于电气元件、控制设备和电液转换器的可靠性提高，并采用高压抗燃油伺服机构，电调系统越来越多地为汽机配套，实现了转速、调节级后压力、电功率的3个回路控制，以及阀门管理、接应力启动的功能。控制汽轮发电机组从盘车开始，冲转、暖机、升速、阀切换、并网、带初负荷、加负荷，直至正常运行，参加电网一次调频和接受电网调度改变负荷。在保证机组安全的基础上，达到在运行状态变动中尽可能延长机组寿命和在稳态运行中尽可能提高机组经济性的目标。

1.4计算机数据采集与处理系统（DAS）

计算机数据采集与处理系统主要功能包括了参数输入、性能计算、异常报警、历史数据追忆、事故序列记录、参数显示、报表打印等。

1.5汽机旁路控制系统（BPS）

汽机旁路控制系统由高、低压旁路压力调节系统和高、低压旁路温度调节系统组成，旁路阀门的执行器则可根据系统对动作时力矩和速度的要求选择电动或电液执行器。控制系统在传统上由旁路系统供货商成套，如SULZER公司的AV5和AV6，现在也有电厂采用单回路控制器或DCS来实现汽机旁路控制系统的功能。

1.6汽机监视保护仪表（TSI）

汽机需要在机组启动、运行和停机过程中采用保护仪表监视其机械工作状态，避免事故的发生。20世纪80年代以来，国产汽轮发电机组单机容量增大，必须研究相应的机械参数监视保护仪表，包括转速、轴振动、轴承盖振动、轴向位移、偏心度、相对膨胀、鉴相、汽缸热膨胀等整套装置。为机组连锁保护系统提供可靠的监视保护信号。

2　火电站自动化控制的发展趋势

2.1实现单元炉、机、电控制的一体化

由于机、炉、电一体化的单元制的运行方式，DCS中汇集了整个机组的所有参数和运行状态信息，便于全厂信息管理系统（MIS）的信息采集，有利于电网的统一管理，完成中调AGC指令要求，使电网工作在最佳经济运行状态，同时有利于发挥DCS的控制功能，缩小控制室并简化监控系统，降低工程造价；还有利于提高机组的监控水平，为单元机组统一值班创造条件。

2.2机组的整组

启动机组能否实现整组启动，反映了机组的综合自动化水平。不仅说明DCS的各个系统总体的设计能力，而且反映了主、辅机设备具有相应的可控性以及信号检测、执行机构工作的可靠性。进口机组都是按照可以实现机组整组启动的运行方式或需确认的整组启动的运行方式来设计的。相信国内制造业在合资和技术合作的基础上继续努力，主、辅机可控性水平会不断提高，执行器和传感器的可靠性会不断完善，现场管理和维护也会具备相应的能力，国产机组的自动化水平将满足整组启动的要求。

2.3信息管理系统

机组的机、炉、电统一管理为建立全厂信息管理系统和电网信息管理系统提供了良好的条件。全厂MIS系统完成全厂的生产过程的数据采集监视，实现全厂各机组的经济负荷分配，厂用电调度并计算各单元机组的运行效率。电网管理则通过远动通讯接口，完成遥测、遥信、遥控和遥调等工作。火电厂MIS系统的发展应在电站初设阶段进行电厂计算机的网络总体设计，使互联的计算机系统接口的硬件和软件平台均符合规范化要求，从而有效地减少数据采集的重复配置和电缆的重复铺设，减少计算机硬件和软件开发上的重复投资，使设计和建设能一步到位，避免电厂在基建结束后才逐步完善全厂信息系统。

2.4新的控制和保护策略

传统的保护采用报警和联锁作为系统的保护手段，只能做到超限报警和联锁跳机的波动性保护。采用计算机控制技术，可以通过系统检测和故障诊断等措施，预先发现设备隐患，采取系统冗余等主动性保护措施，自动限制故障范围、改变控制策略，使系统仍能继续工作。设备的管理从被动的预防维护、事故后维修过渡发展为预知维修和同时维护。

3　结语

近年来，在大容量、高参数的单元机组中，热工自动控制系统更显示了其重要地位，特别是DCS的应用使火电厂更新了传统的生产操作手段，建立了全过程多参数综合操作的新概念，向操作的简便性、稳定性、安全性、预见性和优化性等方面迈出了一步，它不仅可以提高劳动生产率和电能质量，还能降低发电成本，改善劳动条件，为大型机组的安全、经济运行提供了可靠的保证。致使自动控制系统功能也有了进一步的完善，使得火电机组自动化的效果日益明显。

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1673-0038（2015）31-0242-02

2015-6-24