自动控制技术在火电厂的应用前景探析

自动控制技术在火电厂的应用前景探析

随着我国电力事业的发展，电力自动化技术得到了前所未有的发展，特别是在火电厂，自动化技术在火电厂的安全稳定运行中发挥着越来越重要的作用。文章对火电厂自动化的基本内容进行了概述，并详细介绍了自动化技术在火电中的应用现状以及发展前景。

标签：火电厂；自动化控制技术；应用现状；发展前景

1 火电厂自动化的基本内容

自动化技术综合了控制论、信息论、电子学以及系统工程理论、液压气压技术、控制论等理论和技术，它通过智能仪器仪表对热力学的有关参数进行检测、控制，并参与到生产过程的优化、调度、管理、决策，保障企业生产安全，提升企业经济效益，增强企业的核心竞争力。

由于火电厂生产的特殊性，对生产的安全、稳定有着极其严格的要求，自动化技术在火电厂有着极其广泛的使用。例如发电机组主机、辅助设备、公用系统等，一般将其分为两部分，一是主控系统，一是辅控系统。这两部分的控制系统构成了火电厂生产安全的屏障，在火电厂的安全、稳定生产中发挥着关键作用。按照各自发挥作用的不同，可以将火电厂的自动化系统分为几个基本部分：自动检测功能（包括测量与显示）、自动调节功能（主要是模拟量控制）、顺序控制功能（主要是开关量控制）以及自动保护功能等。

2 自动控制技术在火电厂的应用现状

2.1 火电厂的主控系统包括了数据采集系统（DAS）、模拟量调节系统（MCS）、炉膛安全保护监控系统（FSSS）、顺序控制系统（SCS）以及电液调节系统（DEH），现代大型的火力发电厂一般还包括了自动发电控制系统（AGC）以及厂级实时监控信息系统（SIS）等。

2.1.1 数据采集系统（DAS）。DAS又称为计算机监控系统，在火电厂，DAS 的作用主要是对发电机组工艺模拟量信号以及机电设备的开关量信号进行连续的采集和处理，并对机组的运行状况实时监控，保障机组运行的安全、可靠。DAS包括了数据采集（生产现场模拟量、开关量的采集、扫描、处理）、信息显示（例如模拟图显示、实时数据显示、棒图显示等）、时间记录和报表制作/打印、设备故障自诊等。

2.1.2 模拟量调节系统（MCS）。MCS在单元制的火力发电机组中发挥着重要的机组协调控制作用，属于直接接受机组协调指令的子系统，它和协调控制汽机侧的子系统配合，共同实现机组的负荷控制和保障主汽气压的稳定。MCS包含众多的自动控制子系统，例如单元机组协调控制系统（CCS），也可以直接称之为机、炉协调控制系统，CCS基于机、炉的动态特性，通过应用不同的多变

量控制理论设计不同的自动控制方法，从而有效实现协调控制功能，CCS是单元机组自动控制的核心内容，是锅炉安全运行的支柱之一。其它重要的MCS子系统还有送引风控制、给水控制、主汽温度控制、汽包水位自动调节等等。

2.1.3 炉膛安全保护监控系统（FSSS）。FSSS包含两方面的内容，一是燃烧器管理系统（BMS），一是炉膛安全保护系统（FSSS）。BMS控制锅炉燃烧系统的设备按照设定顺序和条件起停、切投，在出现紧急情况时快速切断燃料投送，达到保障锅炉安全的目的。FSSS主要的功能是炉膛吹扫功能、紧急跳闸（MFT/OFT）功能。FSSS是大型发电机组不可或缺的重要组成部分，FSSS对炉膛的正常燃烧以及锅炉的安全运行起着关键性的决定作用。

2.1.4 自动发电控制系统（AGC）。AGC是现代电网运行自动控制的关键技术之一，属于现代机组的基本功能。AGC通过自动调频和调峰，使得电网运行更加安全、高效。火电厂的AGC控制系统主要组成部分有：（1）电网调度中心实时控制系统，该系统通过专业软件对电网、机组运行情况进行数据收集、监控，并对数据进行分析，对电厂的机组进行科学的负荷分配并产生AGC指令；（2）信息传输通道、远动控制装置（RTU），AGC指令通过两者传送至单元机控制系统，机组的运行状况和信息也通过两者被传送到电网调度中心的能量管理系统。

2.2 火电厂的辅控系统一般包含化水、输煤、除灰、除渣、脱硫等系统，这些系统一般采用PLC逻辑进行控制，控制方式、控制程序相对简单，现场的要求是可靠、实用，能适应较恶劣的使用环境。

3 火电厂自动控制技术的发展方向

随着国家对节能环保的重视以及智能化电网改革的推进，火电厂的自动化技术的应用将步入新的阶段，自动化技术的发展和其他相关技术的进步紧密相连，例如计算机计算能力的提升，可以提升控制系统算法的速度和精度，促进控制系统仿真研究方式方法的进步等。总体来说，自动化技术的发展趋势是综合自动化，智能仪器仪表设计标准化、模块化、控制智能化以及系统的开放化。

3.1 综合自动化

火电厂属于资金、技术密集行业，对生产的安全、稳定有着严格的管控制度，同时，火电厂在生产过程中控制系统收集、处理、分析的数据量极其庞大，各个控制系统之间相互影响、相互作用，这就要求火电厂将生产过程作为一个整体来控制和管理，实现综合自动化。综合自动化技术是火电厂实现管控一体化的重要工具和手段，火电厂管控一体化的目的是为电厂的管理业务和运行流程提供信息化支撑，综合电厂的过程控制、厂级监控、将资金、人力、物力有机整合成有序互动的整体，提升整个电厂的自优化能力。综合自动化技术既注重对电厂机电设备的自动控制，也注重将自动控制信息和管控一体化的融入、整合。

3.2 系统的开放

开放既是自动化控制技术发展的重要方向，也是自动化控制技术的灵魂，没有开放，自动化控制技术就将没有未来。首先，和自动化技术密切相关的计算机、信息理论以及系统控制都朝着越来越开放的方向前进，它们成为自动化控制技术开放发展的重要推动力。第二，自动化控制技术的开放也是电厂提升经济效益、增强企业核心竞争力的客观需求。例如，采用先进的开放PCS现场总线控制系统，一是控制性能得到大幅度的提升，保障了控制信号传输的准确性、实时性以及可靠性。二是PCS作为开放的现场总线控制系统，即将成为国际标准，采用PCS可以将不同厂家、不同型号的控制设备连接，节约了系统维护、保养、调试等方面的成本。

3.3 控制智能化

自动化控制技术的发展时间还不长，但它综合了当今先进的理论和技术，形成了自身独特的发展模式。例如利用先进的计算机技术，较好的解决了人机对话的界面问题，通过拓展广义预测理论，形成广义预测控制系统（GPC），在组态软件的发展过程中，不断引入新的概念和功能已满足控制需求。控制智能化既是自动控制技术适应电网智能化的必然要求，也是相关理论研究必将推动的发展方向。

4 结束语

自动控制技术在火电厂的生产中无处不在，已经成为电厂安全稳定运行的重要防线，加大自动控制技术的研究，能有效提升火电厂的经济效益和核心竞争力，也是电厂可持续发展的有效途径。

参考文献

[1]王伟峰.燃气中控系统技术开发与应用[J].电脑编程技巧与维护，2013（4）.

[2]汪才平.对电力系统自动化控制技术的分析与探讨[J].中国新技术新产品，2012（21）.

作者简介：陈帮明（1981-），男，2004年毕业于武汉科技大学，现供职于紫光同能（北京）信息技术有限公司，一直从事于自动控制方面工作。