火電廠自動控制

電是我們日常生活和日常工作中不可缺少的物質，它甚至直接關係到國家經濟命脈，而電力的生產是一個複雜的過程，涉及到各方面的知識和要求。隨著科學技術的發展，電力生產過程中使用的電力設備包括發電機等的性能逐漸得到提升，同時整個生產系統的控制也得到了進一步改進。以前使用的人工模式暴露了許多缺點，很難最佳化龐大而且複雜的電力調度。所以自動化控制系統在電力的生產上得到了廣泛套用。

基本介紹

• 中文名：火電廠自動控制
• 外文名：automatic control of thermal power plant
• 簡介：對火電廠的生產活動進行自動控制
• 設備：發電機、控制系統等
• 評價方法：自動方差控制
• 套用領域：火電廠

發展

傳統的電廠監控系統模式

傳統火電廠電氣監控的實現方式是由DCS 系統經I/O面板實現對電氣部分的AI、DI、SOE採集和遠方控制功能。如繼電保護，電源切換等特殊功能都可以通過獨立的電氣自動化裝置來完成。與電廠本身的DCS系統無關。在這種情況下DCS 系統的的I/O板與電氣迴路採用電纜連線，模擬量需要經過變送器轉換成標準的4-20mA電流。這種形式下的DCS 系統已經可以實現對電氣中的重要的信號的監視和控制，但是其監控規模還比較小，並且類型比較單一，而且需要大量變送器和電纜來實現傳送，這種方式的成本也比較高。

現代發電廠電氣自動化系統模式

隨著科技的發展和微機保護技術的進步，電氣的綜合保護控制模式可以實現基於交流採樣的保護、測量、錄波、控制和通信，這種新型的計算機保護系統可以更快更便捷的採用現場匯流排、工業乙太網等技術形成控制網路。而電廠的電氣監控也隨著科技的進步發展為以交流採樣、數字通信為主要特點的綜合自動化系統ECS。ECS與電廠內其他生產和管理系統如MIS、SIS、DCS、NCS等一起實現電廠的全面信息化控制。ECS系統屬於分層控制系統，它可以分為站控層、通信控制層和間隔層，每層的設備與功能均相互分離。其中站控層由主站系統組成，是整個ECS系統的核心，完成對整個ECS系統的數據收集、處理、顯示、監視、控制功能。

內容

發電廠發電過程自動控制包括的主要內容如下：

①自動檢測：自動地檢查和測量各種物理量、化學量以及生產設備的工作狀態參數，這些數據能夠反映生產過程的實時進行情況，以此為依據來監視生產過程的進行情況和趨勢，以便及時調整生產，保證生產的正常進行。

②自動保護：在發生事故時，保護系統自動啟動。這樣可以及時防止事故的進一步擴大，保護生產設備不受更嚴重的破壞，提高了整個系統的安全性和可靠性。

③順序控制：預先設定好程式和條件，運行的條件滿足時，系統自動地對設備進行一系列操作，保證了系統的精準運行，同時還減少了操作人員的工作量。

④自動控制：又稱為自動調節，當生產過程不在規定工況下進行時，系統會自動地維持進行調整。火電廠的自動控制複雜而艱巨，要對主機和輔助設備同步實現自動控制，工藝不同採用的控制方法也有區別，控制系統、系統的結構都會有很大差別。對控制系統分塊分區域進行分析研究，可以把複雜龐大的系統逐個實現自動控制。

存在的問題

火力發電廠自動控制系統出現的問題分析

（1）火力發電廠的自動控制系統極易受到外界干擾 火力發電廠的自動控制系統是一個較為龐大的系統。但其中的過熱和再熱汽溫的控制系統、分散控制系統以及積水自動系統等是最容易受到外界干擾的部分，同時系統對象體積也比較大。這也是火力發電廠的自動控制較為常見的問題。

（2）調節器的反應時間較慢,造成控制系統執行命令的的回響時間延長 在測量值與固定值的偏差值不為零的情況下,調節器的積分環節就會不斷的起作用,從而引起調節器的輸出值也在不斷的發生變化（只有當調節器出現積分飽和時，其輸出值才會停止變化）。當火力發電廠的自動控制系統的調節器處於飽和狀態時，如果當偏差值產生變化時,就會造成調節器的反應時間變的非常緩慢,這樣就會引起火力發電廠的自動控制系統執行命令的的回響時間延長很多。這不僅沒有使火力發電廠的自動控制系統發揮其應有的功能,而且也造成了控制過程中存在著安全隱患,從而降影響了整個火力發電廠的工作效率。

（3）性能分析方法中最小方差控制存在一定的缺陷。在對火力發電廠自動控制系統性能指標進行評價時，最主要的分析方法即是最小方差控制，利用最小方差控制方法進行評價時具有較大的優勢。首先，可以直接測定閉環迴路，直接進行性能評估，不需要增加額外的附加實驗；其次，最小方差控制可以提供豐富的信息，通過這些信息可以來對輸出方差和實際控制系統輸出最小方差之間的差距進行比較，從而對系統的實際運行情況進行掌握，並對其合理進行改善。一旦控制器不能發揮作用，則需要對其不穩定的原因進行分析，對控制器進行重新設計，從而確保火力發電廠自動控制系統運行的穩定性。但在這期間，利用最小方差進行控制，不可避免的會存在著一些缺陷，從而影響自動控制系統的性能。

火力發電廠自動控制系統的性能分析方法

最小方差控制作為目前評價火力發電廠自動控制系統性能指標的主要分析方法，通常具有一下幾大優點。首先，不需要增加額外的附加實驗便可對閉環迴路進行測定，直接進行性能評估。其次，它提供了相當豐富的有效信息，例如利用其提供的信息，來比較輸出方差和實際的控制系統輸出最小方差之間的差距，掌握系統的實際運行情況，給出合理的改善目標。在控制器不能發揮其作用的情況下，可以通過分析其不穩定的原因，重新設計控制器保障火力發電廠的自動控制系統穩定運行。不可避免的，最小方差控制也存在著一些缺陷。

提高火電廠自動控制性能的方法

（1）及時更新自動控制系統內部的各個組織結構，保證其達到最佳的運行狀態為了能夠讓火力發電廠的自動控制系統充分發揮其性能，應及時改進、更新自動控制系統內部的各組織結構，從而實現系統的實時更新。火力發電廠應該制定計畫，及時安排有工作經驗的值班人員來更新自動控制系統，從而保證系能夠達到最佳的運行狀態。例如為了提高火力發電廠自動控制系統中的數據採集系統的性能，發電廠的工作人員就應該及時更新資料庫的數據。自動控制系統中的數據採集系統主要有線上檢測，螢幕顯示，數據採集及處理等功能。通過採集卡掃描從外界採集的數據點，然後自動控制系統對數據進行分析判斷，將新的數據點傳輸至資料庫當中，以便資料庫得到及時更新。

（2）採用誤差檢測技術方法檢測控制系統的故障問題，提高系統的性能目前，在對火力發電廠自動控制系統進行故障檢測時，大都採用誤差檢測技術方法。誤差檢測技術方法的核心問題就是檢測、分析期望值的偏離誤差。通過設定測量信號的上、下限來判斷測量值是否處在所設定測量信號的上下限範圍之內，若不處於範圍之內，則認為信號處於不正常狀態，否則信號處於正常狀態。此外，除了要檢測故障的信號期望值以外，通常還要附加檢測測量信號的變化速率，若測量信號的變化速率處於設定的上下限之內，則認為系統處於正常狀態。

（3）在火力發電廠的自動控制系統中引進AGC管理模式，提高系統的性能火力發電廠AGC系統的實現功能相當豐富，AGC系統的功能實現過程不僅是一個火力發電廠自動控制系統實現的過程，同時它還要涉及到電力調度指令等多方面的環節。因此為了能夠更好的實現AGC系統功能，實現火力發電廠的自動化控制發電技術，不僅僅要提高發電機組的工作能力，而且更要增加技術研究和資金投入，加強研發力度，努力完善各發電機組的自動化水平，保障AGC自動發電控制系統能夠在各個電網之中充分發揮其巨大的作用。

（4）在火力發電廠的自動控制系統中套用PLC控制系統，提高系統的性能隨著我國電力改革的進一步深化，電力企業近年來逐步實現了競價上網、廠網分開的運行模式。這就迫使火力發電廠也要不斷的進行改革，採取有效的方法來減小發電的運行成本，從而不斷的提高發電的生產效率。因此，火力發電廠自動化控制系統的實施是火力發電廠的必然選擇。目前，在發電廠火力發電機組的設計過程中一般都遵循自動化控制水平較高的設計原則。例如在進行輔助車間部分設計時，大都採用輸煤、水處理、除灰等技術，集中縮小監控點的範圍。建立控制檢測網路，結合成熟可靠的PLC可程式控制器及乙太網，從而實現單元控制室對整個輔助車間進行控制、檢測。

（5）在火力發電廠的自動控制系統中套用DCS控制系統，提高系統的性能火力發電廠通常都採用DCS自動控制系統。套用DCS控制系統可以實現控制系統的閉環辨識、線上檢測、故障報警以及檢測系統的執行機構是否處於正常工作狀態等功能。