摘 要：火力发电厂是我国电力行业中的重要组成部分，随着自动化和智能化技术的不断应用，火力发电厂也逐渐实现自动化管理。本文对火力发电厂电气工程自动化应用策略进行分析与探讨，旨在提高火力发电厂管理水平。

关键词：火力发电厂 电气工程自动化 电气自动化系统 应用

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）11-0-01

随着电力行业的快速发展，对电力技术的要求也越来越高，我国电气工程领域的发展过程中，对自动化和智能化技术的应用也越来越多，而且各种智能化和自动化技术的应用使得电气工程的水平不断提升。在火力发电厂生产运行中，自动化电气技术发挥了十分重要的作用，而且在生产实践过程中不断深入研发，实现了质的飞跃，全面激发了火电机组的运行服务潜力，可以实现对火电机组的实时管理，完成一体化机、炉、电的单元监控。

一、电气自动化技术在火力发电厂中应用的必要性

火力发电厂传统的生产体系中，主要是采用集散控制系统对生产过程进行控制的，将重点放在对锅炉、机组系统的控制上，而且电气安全系统装置可以实现独立运行。比如自动励磁调节与切换电源等装置，其中反映出整体的自动化电气系统的信息量不多，导致电气系统的工作人员关注的参数、测量信息等难以集中从系统中体现出来，给电气系统的操作人员带来了很多不便，而且无法创建一些快捷、轻松、便利的操作模式，对于火电厂的突发安全事故无法进行准确地分析。因此，提高火力发电生产运行中的电气自动化水平，是提高火力发电厂运行质量的重要措施，必须要针对火力发电厂传统的电气控制系统安装控制电缆和变送器，摒弃一对一的硬接线电气信号采集模式，摒弃采用现场总线技术，在火力发电厂中不断完善其综合通信网络，对电气系统的相关价值化数据进行深层次挖掘，提高火力发电厂的管理运行水平。

二、火力发电厂电气自动化系统的主要功能

火力发电厂电气自动化系统的应用具有十分重要的意义，而且电气自动化系统的功能十分强大，具体来讲有以下几个方面：

1.数据采集及处理功能

通过电气自动化系统的应用，可以对发电厂日常生产运行过程中的各种信息数据实时采集起来，在系统中也可以设置间隔层装置，对相关元件的数据进行实时采集、存储，比如模拟量、开关量、脉冲量等，都属于信息数据采集的范畴，系统可以对这些数据进行实时采集，并且記录到系统中，按照特定的周期生成信息数据报表。

2.可以实现人机交互

电气自动化系统具有良好的人机交互界面，有助于技术人员对电气自动化系统进行管理。通过系统的监控画面可以直观地观察到电气主接线图、发电机接线图、启备变接线图、直流电源接线图、UPS电源系统图等，而且可以显示出具体的负荷曲线，有助于实现对各个系统的管理。

3.控制闭锁功能，可以实现闭锁操作

电气自动化系统具有控制闭锁功能，可以实现断路器、隔离开关以及接地刀闸之间的操作闭锁，而且系统管理员可以设置相应的权限级别，满足不同的系统用户的权限要求，从而实现对系统的有效管理。

4.电气自动化系统具有自我诊断和修复功能

电气自动化系统的智能化程度较高，而且当前系统的智能化技术水平还在进一步更新，系统可以实现自我故障诊断和自我恢复，比如对系统的故障点进行录波，然后对波形进行分析，比如进行谐波分析、不对称运行波分析，通过对这些故障数据进行在线分析，并且对保护定植进行自主查询、更改，可以提高系统运行的可靠性和稳定性。另外，还可以利用网络技术，最大程度上实现信息数据共享，便于对系统进行实时管理。

三、电气自动化系统在火力发电厂中的应用

1.电气自动化系统的主体配置方式

1.1输入/输出监控模式

输入输出监控模式指的是利用电气馈线将输入/输出设备接口设置在现场，并且采用硬接线电缆将馈线与集散系统的输入/输出通道进行连接的方式。可以实现对火电厂的DCS系统的实时监控。该模式的成本较低，效率高，不过在监控站的防护等级上处于中等水平，而且系统中的所有电气设备都必须由DCS系统来监控，当监控对象的数量持续增加时，会导致主机冗余，影响主机的运行效率，而且在扩大控制面积的时候，也会增加电缆的数量，电缆的距离越长，对系统的可靠性要求也就越高。针对这种情况，在输入/输出监控模式基础上还开发了一种智能远程的输入/输出监控系统，可以采用简称监控模式，利用硬接线电缆和采集柜、现场输入/输出信号连接起来，DCS系统的主机则利用光纤与采集柜相连接，这种模式的成本也不高，而且系统具有自动检测和自动校正功能。

1.2现场总线监控模式

现场总线监控模式是将计算机技术、通信技术、控制技术等结合起来的一种技术模式，将网络和信息技术渗透到现场控制领域，通过现场总线控制技术的应用，可以剔除DCS系统的控制、对应的输出与输入单元，实现集散控制系统的创新。

2.电气监控系统的构成

2.1站控层

站控层可以实现对发电厂的所有电气设备的实时监控，而且能够将监控得到的数据收集起来，生产数据报表。站控层一般都配备了一台工程师站，主要作用是对系统进行日常维护、管理，并且对故障进行录波、分析，其操作屏应该要具备三屏合一作用，即五防模拟屏、信号返回屏、智能手操屏等融合在一起，可以有效提高发电厂监控过程的可靠性与直观性，得到真实、准确的数据，随时掌握发电厂的运行情况。站控层系统具备多种操作方式，比如遥控操作、手动操作等，遥控操作可以用于后台机械设备、综合操作屏的控制，手动操作则一般用于对测控屏、开关柜等进行管理。整个站控层一般都采用开放式结构和双以太网结构，提高了接口的灵活性，系统的数据传输效率高。

2.2通信层

通信层是以通信管理机为核心对各种数据信息进行传输、管理的层面，主要利用以太网实现与站控层之间的连接。电厂的用电保护装置则可以利用现场总线技术，实现和通信管理机之间的连接，另外，第三方智能设备需要进行规约格式、通信接口的转换，比如同期的装置、启备变保护以及快切装置等，都可以通过通信层的通信管理机完成，确保整个电气系统联网完整。另外，在系统中进行信息交换时，一般是通过通信管理机与机组的DCS分布式处理单元串联起来实现的。

2.3间隔层

间隔层主要是一些智能电气设备，比如发变组保护设备、常用电综合保护装置、马达控制器等，其主要的作用是对电气保护系统的各种现场信息进行采集、保护和控制，而且间隔层也具备通信功能，可以实现和其他层之间的通信以及数据交换。

3.电气自动化的应用

利用电气自动化系统可以实现对火力发电厂的实时监控、管理。其具体的应用有以下几个方面：

3.1设备保护方面

在火力发电厂中，各种设备是电厂生产的主要工具，设备的性能也是影响电厂生产水平的重要因素之一，如果设备出现故障和损坏，将会导致电厂无法生产和输送电能产品，造成较大的社会影响。电气工程自动化应用可以实现对设备的实时保护，将电力设备与PLC或者计算机充分结合起来，使得电力设备具有自动化、一体化操作模式，而且自动化控制技术的应用，降低了技术人员的劳动强度，可以最大限度地实现对电力设备的保护。一方面可以实现联锁保护。在火力发电厂的运行过程中可能会出现一些不可预见的突发性事故，对电力系统的运行造成极大影响，利用电气自动化技术可以实现电气设备之间的联锁保护，当機电设备发生故障的时候系统可以自动切断路闸，对发生问题的设备进行隔断，避免整个系统受到影响。另一方面，可以对系统进行继电保护。当火力发电厂的计算机系统与继电器连接之后，可以实现对电厂的继电保护装置的自动控制，参照电气、热工等参数，对设备的状态进行保护。第三，还设置了装置保护。在电力设备中可以安装保安器、安全门等保护装置，将这些设备中的重要装置保护起来，避免重要装置受到外界因素的影响。

3.2电气全通信控制

目前火力发电厂的电气自动化系统（ECS）无法满足集散控制系统通过电气自动化系统实现对火力发电厂的电气全通信控制方式，ECS系统的通信速度以及系统的可靠性还存在一些问题。电气自动化系统（ECS）和集散控制系统（DCS）之间存在一部分硬接线，为了实现电气全通信控制模式，必须要加强对热工工艺连锁问题的处理，提高电气后台系统的应用水平，对目前系统的基本运行、监视功能进行丰富，并且不断提高电气自动化控制系统的控制逻辑、控制水平、自动化水平以及运行管理水平。

综上所述，随着信息化时代的不断发展，火力发电厂也加强对信息化技术逇应用，火力发电厂电气工程自动化应用对于电厂的发展有十分重要的意义，有助于实现对火力发电厂的一体化管理，提高电厂的管理效率，降低运行成本，提高电厂的综合竞争力。

参考文献

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[3]唐辉.关于电气工程及其自动化控制技术的实践[J].低碳世界，2017（19）

作者简介：蒋念东（1993.12—）男，湖南株洲，本科，工学学士，助理工程师，主要研究方向：火力发电厂电气自动化。