电厂电气综合自动化技术的发展

电厂电气综合自动化技术的进展

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引言：随着世界能源的大规模使用及其不合理的浪费，能源

的短缺越来越引起发达和进展中国家的普遍关注。其中，电力能

源的耗费和电力设计也引起了人们的高度重视。人们在追求智能

楼宇、博物馆建筑、住宅楼和校园建筑的舒适、安逸、安全和人

性化的同时，也开始注重电气自动化工程的节能设计，既要做到

合理、达到用户使用需求，又要兼顾到节能设计。

一、电气自动化系统在火力发电中运用的现状

1、火电厂自动化操纵系统的组成

首先，我们要明白何为自动化操纵，在现代科学技术的许多

领域中，自动化操纵技术得到了广泛的应用，这些是指在无人直

接参与的情况下，利用操纵装置操纵受控对象，使被控量等于给

定值或给定信号变化规律去变化的过程。

火电厂自动化操纵系统包括有发电厂电气自动化和机炉热

工自动化两大系统。但是由于火电厂过程操纵的复杂性，机炉热

工自动化系统内就含有多个复杂操纵的子系统，每一个子系统都

是相对独立的DCS/FCS系统。例如单元机组协调操纵系统、炉

膛安全监控系统、数字电液操纵系统、汽轮机监测仪表系统等;

而发电厂电气自动化系统包括有发电厂电气监控系统和发电厂

XX控自动化系统(NCS),这两个子系统也是相对独立的DCS/FCS

系统。发电厂电气监控系统包括发电机组监控系统(一台发电机

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组配一套监控系统)和公共部分系统。每套发电机组监控子系统

相应配置有发变组保护、滤波、同期、励磁、直流、UPS等保护

测控装置。公共部分有高压和低压厂用电保护测控装置及厂用电

快切换装置等。另外，ECS和机炉DCS监控系统分别通过XX关

与与S厂控级相连。

2、传统DGS技术应用于厂用电气自动化系统时存在的问题

(1)因为ECS纳入DCS后，操纵系统的输出点与C220V.C380V

电压串入DCS系统中，就会可能烧坏大批弱电设备。因此需要设

计人员在设计中充分考虑到强、弱电的隔离问题。同样的，在施

工过程中，施工人员也要注意这个问题，幸免烧坏设备。

(2)DCS操纵软件在用户权限、权限分级可以做得很细致、

到位，但是在操作监护上缺乏足够的认识，需要在设计联络会上

明确提出：要求DCS厂家必须具备ECS操作时所必须的由监护人

员确认的程序。

(3)目前主流DCS操纵程序的扫描周期在100—200ms左右,

达不到电气保护动作、高压厂用电快切、通气和励磁调节的要求,

所以ECS纳入DCS操纵后，必须保留继电保护装置、高压厂用电

快切装置、励磁调节装置和自动同期装置等，确保这些功能的准

确性、可靠性和灵敏性。

(4)由于DCS设备安装、调试等工作在工期上一般要晚于用

电送电，所以ECS纳入DCS操纵后，在厂用电设备安装调试的同

时开展了DCS中的ECS部分的安装调试，使其投运在厂用受电前,

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另外，还需要注意DCS的机柜室、操作室的土建工程也必须同步

或提前完成。

二、电气工程设计原则

1、优化供配电设计。促进电能合理利用

在做水库工程电气设计时首先考虑的是适用性，就是要能为

水工设备的运行提供必要的动力：为在水库建筑物内制造良好的

人工环境提供必要的能源；应该满足用电设备对于负荷容量、电

能质量与供电可靠性的要求；应能保证电气设备对于操纵方式的

要求，从而使电气设备的使用功能得到充分的发挥。做到供电系

统高效、灵活、稳定、易控、多样、便捷、畅通。其次考虑的是

安全性，电气线路应有足够的绝缘距离、绝缘强度、负荷能力、

热稳定与动稳定的裕度；确保供电、配电与用电设各的安全运行:

有可靠的防雷装置：防雷击技术措施；在水库特别功能的场合下

还应有防静电、防浪涌的技术措施；按水利建筑物的重要性与火

灾潜在危险程度设置相应必要的技术措施。在满足水库电气工程

的有用性和安全性的基础上，利用先进的技术，优化供配电设计。

促进电能合理利用。

2、提高设备运行效率。减少电能的直接或间接损耗

在满足水工建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下,

尽可能减少建设投资，最大限度的减少电能与各种资源的消耗。

选用节能设备、均衡负荷、补偿无功、减少线路损耗、降低运行

与维护费用，提高电源的综合利用率，提高设备运行效率、减少

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电能的间接或直接损耗。

3、合理调整负荷，选取合理的设计系数，提高负荷率和设

备利用率在满足水工建筑物对使用功能的要求和确保安全的前

提下，设计时尽可能提高电能质量、合理调整负荷、选取合理的

设计系数、在特别用电的情况下选择合理的节能措施，提高负荷

率和设备利用率节约电能。

三、电气自动化节能技术的进展

在进行电气自动化的技能设计时，主要就是希望能够通过一

些可靠的新技术和新思路来保证设备的安全运行和成本的有效

操纵。在实际的设计与施工过程中，可以从多个角度多个方面来

实现，下文中分类简述之。

1、减少电能传输的损耗

电路线路上必定会存在电阻，因此只要有电流通过线路就会

产生有功功率能耗，对于这样一种形式的能量损失，我们就需要

根据其能耗的机理来进行设计处理，考虑到线路上的电流是不同

意改变的，因此就只能够在线路的电阻上做文章，也就是说，只

要能够在不影响线路正常运行的状况下减小线路上的电阻，就能

够有效的起到节能的作用。我们更进一步的来探讨，与线路电阻

有关的是线路自身的电导、线路截面和线路的长度，相应的节能

方式也就可以分为三个大类：一是选用电导率比较小的金属材质

来作为线路的输电导线；二是尽可能的减少线路的长度，这一点

可以通过线路少走弯路、不走回头路来实现；三是适当的增大导

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线截面的面积。

2、变压器的节能设计

变压器是电力自动化工程中的重要设备，承担着转换电压、

电流和功率的重要作用。变压器是耗能的大户，当变压器处于空

载运行状态时，低压系统的能源损耗绝大部分是变压器自身的运

行损耗。因此，变压器的节能设计是否合理是整个电力工程节能

设计的关键环节。通常，变压器的节能设计要从下面几个环节来

考虑：

（1）减少变压器的型材损耗。例如，变压器用的硅钢片、

钢材、铜线和绝缘方料、绝缘子和变压器油等都是正常变压器所

构成所必备的材料，这些材料的设计选择如果不合理，要消耗供

电系统的大量电能，若是本着厉行节约的理念，在满足变压器工

作要求的前提下，周密合理地选择材料和运行介质，可为电力工

程间接地节约施工成本和节约电能。

（2）为降低变压器的电能损耗，配电线路和配电柜，应尽

量选择铜材并且采纳换位导线措施，基于降低变压器的空载损耗

考虑，应降低磁密并应尽量的选取冷轧用的高质硅钢片，在满足

设备运行要求的条件下，尽量采纳较薄的硅钢片，达到节能的目

的。

（3）选用节能方式的变压器。目前，S11和S10都是为节

能的设计要求而“量身打造”这种变压器