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摘要：主要阐述了火电厂电气控制和保护设计中应当注意的问题，并为火力发电厂的电气控制提供了改进的方法。
关键词：火电厂；电气；控制；设计
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：16723198（2012）18016102
随着电气自动化控制技术的不断发展，火电厂电气化自动化控制系统同时具备测量、控制、监测功能。目前电气控制系统在火电厂中得到大量应用，但同时也存在很多问题，本文主要从电气控制系统的选择、方式、信号和测量系统、抗干扰问题及后续安装过程进行了阐述。
1 电气控制室的选择
火电厂的电气控制室一般可分为主控室和单元控制室。单机一控制室和多机一控制室的优缺点显而易见，单机一控具有安装、操作、监视、测量、调试和保护单元性强，处理故障时不受其他设备影响，控制室环境良好等优点，同时不可避免的出现两台机共用设备、控制不便、运行交流不畅、管理维修不能同时兼顾的缺点。相反，两机一控则公用设备集中，协调控制方便、接线简单、操作容易、控制室布置紧凑、管理人员少、运行维护管理集中等优点，同时还大大的节约了电缆，只需要的几根同轴电缆和紧急停机开关电缆就可以保证控制室的消防安全，但存在两台机彼此干扰。对于如何选择电气的主控制室和单元控制室目前没有统一的规定，一般按单机容量根据经验参考成功运行的电厂来加以选择。
2 电气设备的控制方式
目前，发电厂有强电控制、弱电选线控制及微机监控三种方式对电气设备控制方式。断路器的跳合闸与控制回路的选择有很大关系，目前一般通过强弱电转换装置来实现弱电控制断路器，从而导致接线复杂，可靠性不高。而强电控制则接线简单、运行方便、调试容易、安全可靠，因此，目前很多火电厂基本均采用强电控制方式。随着科学技术的不断发展，微机控制技术也日趋成熟，采用微机监控方式将电气控制纳入DCS系統以提高机组的自动化运行水平，从而达到了炉机电单元统一管理水平。因此，选用哪种控制方式要因情况而异，就安全稳定和机组规模来说，微机控制是大势所趋，也与示范电厂自动化设计原则和目标相符合。
3 机组监控系统的设计
火电厂有大量的辅助系统，主要包括输煤系统，除灰系统，化水系统，水工系统等。输煤系统应人工当场操作监控，可以减少岗位人员，降低工人的劳动强度，从而避免一些不必要的职业病发生，而且会使各岗位联系紧密，这样设备能尽可能的达到合理安全运行。因此这些辅助车间和电力系统，以及远动和网络控制应遵循统一设计原则，统一监控主、备选型，统一设计标准，提高自动化水平，实现全CRT监控，提高运行安全效率和经济效益。要将电气控制系统有效的纳入CCS控制，以做到分散分层布置，一般应配有间隔层、通讯管理层和站控层，并方便与DCS进行通讯信息交流。因此，单元机组监控系统要按功能分散和物理分散的原则进行设计，电子设备间尽可能分散布置，采取小集控室。发电机系统和主厂房的厂用电系统要纳入DCS，提高全厂自动化水平，实现全厂监控和管理信息系统网络化。
4 电气系统的抗干扰问题
元器件的固有噪声、多点接地引起的电位差、分布电容引起的耦合效应和电源系统都会对电气设备的工作产生干扰。还有大功率电气设备和输电线路造成的电磁场及通信发射的无线电波，雷击、温度、湿度等都会对电气系统的安全运行产生干扰。电磁场会干扰变送器的正常工作，导致显示器画面不稳、颜色不纯，破坏计算机的磁盘内存存储内容，造成DCS瘫痪。在电气系统设计中采取消除干扰源，切换干扰传播途经是抗干扰技术中最为有效的办法。将DCS设备与磁场隔离能消除电磁干扰，用铁皮柜将ECS系统屏蔽以增强其抗磁场干扰的能力，用屏蔽电缆传输且要求屏蔽电缆只在机柜一端接地的方法防止线路的传送干扰，用隔离变压器分别使DCS接地与动力强电系统接地相对独立，以消除供电回路中共模干扰，电网进入的高次谐波可用电源低通滤波系统消除。
5 电池的选择
由蓄电池组成的直流系统包括固定型防酸隔爆式蓄电池、阀控式铅酸蓄电池和碱性镉镍电池。普通铅酸蓄电池在现行工程设计中大量选用，在实际应用中也存在许多缺陷，如电池体积偏大，占据较大的蓄电池室，运行中有酸雾逸出污染环境，需设置调酸室和调酸加液设备，运行维护复杂繁琐。碱性镉镍蓄电池虽然安装维护简单、运行可靠，但其制造工艺水平低，且怕碱渗漏，需要定期补液，比普通铅酸蓄电池要贵很多。阀控式铅酸蓄电池不需加酸、加水维护，无酸雾逸出，不污染环境，不腐蚀设备，不需考虑防酸问题。小容量阀控式铅酸蓄电池甚至可以直接装瓶布置于控制室。
6 电气监控系统的硬接线和通信管理层
目前将电气信息接入DCS的最有效方式就是硬接线方式，但在实际生产过程中仍存在很多问题。首先接入的信息量有限，在厂用电回路中还要配置不能自动抄表的电度表，又不能完成事故追忆、录波分析和防误码闭锁等的电气管理维护，而且DCS需要配置大量的变送器、IO卡件、连接电缆，网络接口就可完成电压、电流、电量和保护动作信号的传输，所以硬接线便造成了资源的浪费。通过现场总线和以太网技术可以为火电厂电气系统纳入DCS提供方便，可以提高电厂的自动化水平，可以解决通信信息只监不控的问题，实现电气控制系统与DCS的无缝对接。
另外，电气监控系统的各控制装置间往往通信协议不同，从而导致装置之间无法实现信息的直接交互。解决的办法是加入通信主控单元前置机完成通信控制和制约的转换功能，实现不同装置间及装置和DCS、电气主站之间的信息交互。通信主控单元完成信息的接收、发送、规约的转换，将DCS对保护测量控制层的控制命令或电气主站系统的查询及修改定值等命令，向下发至各有关装置，同时将各装置上传信息送至电气主站系统。
7 电气设备安装
安装的过程是工程的开端，由于火电厂电气设备较多，线路复杂，要保证施工过程的科学化进行，在施工材料选择和人员配置方面要合理，防止突发性问题发生，确保电厂工作稳定安全运行。在施工过程中由于电缆接线，开关的端头接地时没有穿过零序电流互器造成除尘工作变、灰库变高压零序保护跳开关的现象，即引出点位于零序互感器上，导致变压器输出的电流不平衡，引发高压保护开关跳闸。在二次接线过程中会出现变压器漏油、差动保护装置误工作、电机引线鼻子发生熔脱引起短路跳闸。
为保证电力系统可靠，经济运行，减轻运行人员的劳动强度，发电厂装设各种自动装置。如备用电源自动投入装置，自动重合闸装置，自动准同期装置，发电机自动调整励磁装置等。现行工程设计中，自动重合闸装置及发电机自动调整励磁装置均采用微机型，而对于自动自动准同期装置，以往工程设计中，一般均采用集成电路型装置，可满足大中型火力发电厂安全垢要求，近年来也开始有微机型自动准同期装置问世，微机型自动准同期装置是技术发展的必然趋势，今后工程设计中应有目的有步骤的加以使用。
火力发电厂的整个生产过程是一个极其复杂的过程，在发电厂中引入电气控制系统，可以显著提高整个电厂的运行管理水平，但如果进一步完善相应环节的漏洞则直接关系到电厂运行的经济性的安全性。
参考文献
［1］吴泽生，吴艳萍.数字化电气监控管理系统的探讨［J］.电力自动化设备，2004，24（1）：9497.
［2］王彤.发电厂电气监控系统研究［J］.动力与电气工程，2009，（29）：124.
［3］董桁.发电厂电气系统监控纳入DCS的应用［J］.四川电力技术，2003，（6）：2527.
关键词：火电厂；电气；控制；设计
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：16723198（2012）18016102
随着电气自动化控制技术的不断发展，火电厂电气化自动化控制系统同时具备测量、控制、监测功能。目前电气控制系统在火电厂中得到大量应用，但同时也存在很多问题，本文主要从电气控制系统的选择、方式、信号和测量系统、抗干扰问题及后续安装过程进行了阐述。
1 电气控制室的选择
火电厂的电气控制室一般可分为主控室和单元控制室。单机一控制室和多机一控制室的优缺点显而易见，单机一控具有安装、操作、监视、测量、调试和保护单元性强，处理故障时不受其他设备影响，控制室环境良好等优点，同时不可避免的出现两台机共用设备、控制不便、运行交流不畅、管理维修不能同时兼顾的缺点。相反，两机一控则公用设备集中，协调控制方便、接线简单、操作容易、控制室布置紧凑、管理人员少、运行维护管理集中等优点，同时还大大的节约了电缆，只需要的几根同轴电缆和紧急停机开关电缆就可以保证控制室的消防安全，但存在两台机彼此干扰。对于如何选择电气的主控制室和单元控制室目前没有统一的规定，一般按单机容量根据经验参考成功运行的电厂来加以选择。
2 电气设备的控制方式
目前，发电厂有强电控制、弱电选线控制及微机监控三种方式对电气设备控制方式。断路器的跳合闸与控制回路的选择有很大关系，目前一般通过强弱电转换装置来实现弱电控制断路器，从而导致接线复杂，可靠性不高。而强电控制则接线简单、运行方便、调试容易、安全可靠，因此，目前很多火电厂基本均采用强电控制方式。随着科学技术的不断发展，微机控制技术也日趋成熟，采用微机监控方式将电气控制纳入DCS系統以提高机组的自动化运行水平，从而达到了炉机电单元统一管理水平。因此，选用哪种控制方式要因情况而异，就安全稳定和机组规模来说，微机控制是大势所趋，也与示范电厂自动化设计原则和目标相符合。
3 机组监控系统的设计
火电厂有大量的辅助系统，主要包括输煤系统，除灰系统，化水系统，水工系统等。输煤系统应人工当场操作监控，可以减少岗位人员，降低工人的劳动强度，从而避免一些不必要的职业病发生，而且会使各岗位联系紧密，这样设备能尽可能的达到合理安全运行。因此这些辅助车间和电力系统，以及远动和网络控制应遵循统一设计原则，统一监控主、备选型，统一设计标准，提高自动化水平，实现全CRT监控，提高运行安全效率和经济效益。要将电气控制系统有效的纳入CCS控制，以做到分散分层布置，一般应配有间隔层、通讯管理层和站控层，并方便与DCS进行通讯信息交流。因此，单元机组监控系统要按功能分散和物理分散的原则进行设计，电子设备间尽可能分散布置，采取小集控室。发电机系统和主厂房的厂用电系统要纳入DCS，提高全厂自动化水平，实现全厂监控和管理信息系统网络化。
4 电气系统的抗干扰问题
元器件的固有噪声、多点接地引起的电位差、分布电容引起的耦合效应和电源系统都会对电气设备的工作产生干扰。还有大功率电气设备和输电线路造成的电磁场及通信发射的无线电波，雷击、温度、湿度等都会对电气系统的安全运行产生干扰。电磁场会干扰变送器的正常工作，导致显示器画面不稳、颜色不纯，破坏计算机的磁盘内存存储内容，造成DCS瘫痪。在电气系统设计中采取消除干扰源，切换干扰传播途经是抗干扰技术中最为有效的办法。将DCS设备与磁场隔离能消除电磁干扰，用铁皮柜将ECS系统屏蔽以增强其抗磁场干扰的能力，用屏蔽电缆传输且要求屏蔽电缆只在机柜一端接地的方法防止线路的传送干扰，用隔离变压器分别使DCS接地与动力强电系统接地相对独立，以消除供电回路中共模干扰，电网进入的高次谐波可用电源低通滤波系统消除。
5 电池的选择
由蓄电池组成的直流系统包括固定型防酸隔爆式蓄电池、阀控式铅酸蓄电池和碱性镉镍电池。普通铅酸蓄电池在现行工程设计中大量选用，在实际应用中也存在许多缺陷，如电池体积偏大，占据较大的蓄电池室，运行中有酸雾逸出污染环境，需设置调酸室和调酸加液设备，运行维护复杂繁琐。碱性镉镍蓄电池虽然安装维护简单、运行可靠，但其制造工艺水平低，且怕碱渗漏，需要定期补液，比普通铅酸蓄电池要贵很多。阀控式铅酸蓄电池不需加酸、加水维护，无酸雾逸出，不污染环境，不腐蚀设备，不需考虑防酸问题。小容量阀控式铅酸蓄电池甚至可以直接装瓶布置于控制室。
6 电气监控系统的硬接线和通信管理层
目前将电气信息接入DCS的最有效方式就是硬接线方式，但在实际生产过程中仍存在很多问题。首先接入的信息量有限，在厂用电回路中还要配置不能自动抄表的电度表，又不能完成事故追忆、录波分析和防误码闭锁等的电气管理维护，而且DCS需要配置大量的变送器、IO卡件、连接电缆，网络接口就可完成电压、电流、电量和保护动作信号的传输，所以硬接线便造成了资源的浪费。通过现场总线和以太网技术可以为火电厂电气系统纳入DCS提供方便，可以提高电厂的自动化水平，可以解决通信信息只监不控的问题，实现电气控制系统与DCS的无缝对接。
另外，电气监控系统的各控制装置间往往通信协议不同，从而导致装置之间无法实现信息的直接交互。解决的办法是加入通信主控单元前置机完成通信控制和制约的转换功能，实现不同装置间及装置和DCS、电气主站之间的信息交互。通信主控单元完成信息的接收、发送、规约的转换，将DCS对保护测量控制层的控制命令或电气主站系统的查询及修改定值等命令，向下发至各有关装置，同时将各装置上传信息送至电气主站系统。
7 电气设备安装
安装的过程是工程的开端，由于火电厂电气设备较多，线路复杂，要保证施工过程的科学化进行，在施工材料选择和人员配置方面要合理，防止突发性问题发生，确保电厂工作稳定安全运行。在施工过程中由于电缆接线，开关的端头接地时没有穿过零序电流互器造成除尘工作变、灰库变高压零序保护跳开关的现象，即引出点位于零序互感器上，导致变压器输出的电流不平衡，引发高压保护开关跳闸。在二次接线过程中会出现变压器漏油、差动保护装置误工作、电机引线鼻子发生熔脱引起短路跳闸。
为保证电力系统可靠，经济运行，减轻运行人员的劳动强度，发电厂装设各种自动装置。如备用电源自动投入装置，自动重合闸装置，自动准同期装置，发电机自动调整励磁装置等。现行工程设计中，自动重合闸装置及发电机自动调整励磁装置均采用微机型，而对于自动自动准同期装置，以往工程设计中，一般均采用集成电路型装置，可满足大中型火力发电厂安全垢要求，近年来也开始有微机型自动准同期装置问世，微机型自动准同期装置是技术发展的必然趋势，今后工程设计中应有目的有步骤的加以使用。
火力发电厂的整个生产过程是一个极其复杂的过程，在发电厂中引入电气控制系统，可以显著提高整个电厂的运行管理水平，但如果进一步完善相应环节的漏洞则直接关系到电厂运行的经济性的安全性。
参考文献
［1］吴泽生，吴艳萍.数字化电气监控管理系统的探讨［J］.电力自动化设备，2004，24（1）：9497.
［2］王彤.发电厂电气监控系统研究［J］.动力与电气工程，2009，（29）：124.
［3］董桁.发电厂电气系统监控纳入DCS的应用［J］.四川电力技术，2003，（6）：2527.