发电厂电气综合自动化系统设计原理与应用

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　　摘要：随着市场经济的发展，电气综合自动化系统在发电厂方面得到广泛应用和快速发展，相比应用初期，电气综合自动化系统的测量控制理论和仪表控制系统有了很大的提高，新型材料和新技术的不断出现，以及DCS网络型分散控制系统的的引入，也使电气综合自动化系统在控制方面得到了很大进步。
　　关键词：发电厂;电气综合自动化系统;设计;应用
　　1 引言
　　在社会发展推动下，发电厂规模越来越大，容量不断增加，同时，我国经济正处于蓬勃发展的重要时期，无论是各个生产行业，还是人们的日常生活对电能有着较大的依赖，无疑给电厂运营水平提出更高要求.因此，我国在发电厂电气综合自动化系统方面研究投入大量的财力、人力支持，取得了卓越成效.当前，电厂电气综合自动化系统应用广泛，提高了发电厂运营质量及服务水平，对其进行研究具有重要的现实意义。
　　2 电气综合自动化系统的设计原理
　　在发电厂中，电气综合自动化系统的主要作用是结合智能仪器，相关的计算机设备，工作人员的热能工程知识，分析和控制发电厂系统和设备的热力学参数，通过检测、控制和管理，增加企业的生产效率，降低企业生产成本和能耗，保障企业生产的安全进行。通过对电厂锅炉以及相关的机组设备的自动化控制，使设备可以自主调整自身运行速度，适应不断变化的实际情况，进而降低生产过程中的安全隐患，确保生产的安全进行。
　　对于绝大多数电气综合自动化系统而言，其组成部分主要包括测量系统、执行系统和控制系统，从结构和工作原理而言，测量系统和执行系统具有很大的相似性，主要组成部分都是引入的智能化設备和微处理器，通过智能计算机，实现对设备的远程操作和控制，其核心就是计算机的相应操作系统。对于火力发电厂生产过程的复杂性和热力系统的庞大性而言，其不同之处在于恶劣生产环境下设备所面对的高温、高压、易燃等种种不利因素的考验。
　　电气综合自动化系统的组成还包括了自动检测、顺序控制以及系统的自动报警装置等众多内容，随着新技术的发展和应用，火力发电厂也顺应了发展潮流，纷纷向数字化方向转变。
　　3 发电厂电气自动控制系统设计
　　第一种情况通常叫做频率的一次调整控制;第二种情况称为频率的二次调整控制;而第三种则称为频率的三次调整。这三种调整控制频率的方式是有差别的。由调速器实现调频以控制发电机组的输出功率，其响应速度较快，可适应小负荷短时间的波动;对周期在10s至多2～3min以内而幅度变化较大的负荷，已经不能由调速器本身的调频特性来进行调整控制，就需要由电力系统控制中心，根据系统的频率以及与其他地区相连的输电线上的功率的偏移程度，启动AGC来进行控制负荷;对于周期在三分钟以上的负荷波动，可以根据以往实测的负荷变化情况（即所谓的负荷曲线）和预测几分钟后总负荷变化趋势，由计算机算出发电机组最经济的输出功率，然后发出控制命令到各发电厂进行调整，即按经济调度实现负荷分配控制。
　　AGC是以控制调整发电机组输出功率来适应负荷波动的反馈控制。电力系统中功率的不平衡将导致频率的偏移，所以电网的频率可以作为控制发电机输出功率的一个信息。发电机组上的调速器能根据电力系统频率变化自动地调节发电机的输出功率，所以在某种意义上讲也具有自动发电控制的功能，但通常不称为自动发电控制。这里指的AGC是一种控制性能比较完善和作用较好的发电机输出功率的自动控制。它利用电子计算机来实现控制功能，是一个小型的计算机闭环控制系统，有时也称为AGC系统。
　　最简单的AGC系统的结构，它是具有一台发电机组和联络线的AGC系统。自动发电控制系统具有四个基本任务和目标：使全系统的发电机输出功率和总负荷功率相匹配;将电力系统的频率偏差调整控制到零，保持系统频率为额定值;控制区域间联络线的交换功率与计划值相等，以实现各个区域内有功功率和负荷功率的平衡;在区域网内各发电厂之间进行负荷的经济分配。
　　自动发电控制系统包括两大部分：一是负荷分配器;根据电力系统频率和其他有关测量信号，按照一定的调节控制准则确定各发电机组的最佳设定输出功率。二是发电机组控制器根据负荷分配器所确定的各发电机组最佳输出功率，控制调速器的调节特性，使发电机组在电力系统额定频率下所发出的实际功率与设定的输出功率相一致。自动发电控制系统中的负荷分配器是根据所测量的发电机实际输出功率和频率偏差等信号按照一定的准则分配各台发电机组输出功率。
　　4 在发电厂设备保护中的应用
　　4.1 连锁保护
　　发电厂在日常的运行过程中会遇到各种意想不到的事故及问题，进而造成电力系统无法进行正常的作业及工作。而在其中应用自动化技术，就可以有效地对相关的设备进行连锁保护。在此情况之下，其设备一旦发生异常情况，就能够自动、及时地切断跳闸，进而就可以有效地阻断发生故障的系统及设备，防止电力系统及相关的电气设备受到不必要的牵连而造成更多的损失。
　　4.2 继电保护
　　发电厂中的计算机设备是与继电器直接相连的，由此就可以通过计算机来对其进行自动化控制及操作，进而对发电厂的继电运行状况进行实时监控与调整。其继电器的自动化保护工作主要就是依据其设备中电气参量和热工参数的相关标准与限制从而对设备的运行状态进行保护，构成一个保护的回路状态。
　　4.3 装置保护
　　随着科学技术的发展，发电厂在生产的过程中所接触与涉及的设备越来越多，其中不仅包括传统的机械化设备，同时还包括现代化的电气设备。而电气自动化技术的运用可以将电力装置有效、协调地进行搭配，由此就可以让电厂保护设备依据相关的指令及程序进行有效的运行，进而防止电力设备受到外界干扰，产生故障或者问题。
　　4.4 防雷保护
　　在发电厂中应用自动化的运行模式，能够对相关的电气设备增加相对应的保护与控制的措施及方式。通常情况下，都会通过增加防雷器来加强发电厂在日常运行过程中设备抵抗雷击的能力，能够有效避免其设备产生不必要的损失。
　　5 结语
　　在科学技术日新月异的当下，发电厂的电气综合自动化系统已经成为一种发展的方向与趋势，做好电气综合自动化系统的建设能够有效提升发电厂的运行效率与经济效益。同时，应用电气综合自动化系统还能够有效地减少相关资源的消耗，进而降低发电厂的运行成本，提升其在市场竞争中的地位。
　　参考文献：
　　[1]邢冠军，魏亮.发电厂电气综合自动化系统的思考[J].科技经济导刊.2016（06）
　　[2]查显跃.简论发电厂电气综合自动化系统的构建与应用[J].赤峰学院学报（自然科学版）.2017（20）
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