数字化电厂电气控制技术与应用探讨

　　摘要：在现代数字化电厂的运行过程中，应用电气控制技术要从提升火力发电机组的运行状态入手，合理的保持该系统运行的稳定性，降低故障发生的几率，对其运行的功率提出保障，就可以建立起高水平的智能控制终端，为电气控制技术所服务，合理的调控发电机组中的各类设备的运行状况，在保证安全运行的基础上，扩大电力生产所创造的经济效益，可以增强电厂的运行质量，而且数字化电厂电气控制系统的覆盖程度更高，能够满足大量电力系统中用电设备的实际需求。

　　引言

　　数字化电厂的发展，能降低设备故障率，降低发电成本，增加上网电量，实现经济、节能、安全生产。在数字化电厂电气控制技术的应用中，数字化电厂的发展，能降低设备故障率，降低发电成本，增加上网电量，实现经济、节能、安全生产。因此，本文对数字化电厂电气控制技术与应用进行探讨，助力数字化电厂可持续发展，更好地满足人们的用电需求。

　　1 字化电厂电气控制技术的工作原理

　　1.1 过程层

　　电力控制系统中的过程层是进过一次设备与二次设备的结合，在智能电气设备中承担着人工智能的服务任务，并在实际运营的过程中，对变压器单元中的相关信息做出具体的分析，包括电流量及电压量，在共同的作用下会将信号发送给处理层，由处理层对开关信息的总量加以研究，转换电流、电压等开关信号。在完成上述的全部信息以后，变电站中的电磁式感应合并器就已经产生了光信号，而这一光信号的转换质量与技术水平是密切相关的，设备的运行状态也会受到互感器和二次侧电压气量的直接影响，所形成的数字信号会作为信息上传至电流互感器和电压互感器中，作为直接的信息支持。

　　1.2 间隔层

　　在数字化电厂中，电气设备控制系统对整体的设备系统保持着质量方面的维护状态，间隔层的作用在于保护系统的线路、母线及变压器等重要的设备，会将系统运行过程中的一些电压、电流的数字信号传输至系统之中，并在做出逻辑运算之后，将相关信号发送至隔离层装置之中，隔离层中的数据在测量时，通过这些数据就能够反映出真实的运行状态。在数字化电厂电气控制技术的应用中，电气控制设备中的智能终端会直接反映出设备运行过程中存在的故障问题，自动的完成跳闸的操作，如果技术人员要降低设备故障对整体系统的影响，就需要通过火力发电机组设备利用间隔层的方式，实现整体的保护功效。

　　1.3 站控层

　　在电厂的电力控制系统中，站控层是火力发电机组中对设备的调控装置，可以维系发电机组中各类设备的协同作用，确保火力发电机组状态的基础上，最大化的提升系统的法典效率，为电力企业扩大运营的经济总值。在数字化电厂电气控制技术的应用中，技术人员在应用技术的过程中，对间隔层设备的维护有助于信息的实时传送，使相关信息可以全面、快速的传递到以太网之中，则系统内部的相关设备运行状态就可以直接从信息中反映出来，便于技术人员的集中调度与控制，中央的变电站监控系统向站控层发出运行指令，与控制装置及其他装置进行有效的沟通，就能够进一步的为远程控制奠定良好的基础。

　　2 数字化电厂电气控制技术与应用探讨

　　2.1 发变组控制技术

　　变压器是由主变压、辅助电源变压、励磁变压、发电机等设备组成，同时配置变压器保护、励磁、同期、快切等保护系统。（1）发变组保护。 ①在主变高压侧，合并单元接线时，将主线和电流、电压串联起来，形成合并单元。其中，电流合并单元和保护装置之间点对点接线，电压则利用母线电压合并单元和保护装置相连。②主变高压侧和中性点的电流接入，是电流合并单元和保护装置点对点并联起来。③发电机内部的中性点，电流接入是合并单元点对点连接，电压则是利用机端电压合并单元连接保护装置。④厂变高低压侧的保护措施，是电流合并单元保护装置点对点连接，低压侧电压则是利用电压合并单元连接保护装置。（2）励磁系统。分析它的结构分布，可知作用体现在间隔层和过程层。间隔层能保护机组设备，在间隔层内设置两套励磁调节器，即使其中一套出现故障，另一套也能正常运行，确保间隔层的保护性能正常发挥，保障机组正常运行。在过程层内设置励磁调节器，通常含有智能接口，保障电气回路统一运行。通过采集回路功率，可以获得开关量、温度量等指标；经由智能接口，即可将信息传输至控制中心。另外，励磁调节器使用非线性的鲁棒控制技术，具有时钟校对、信息通信等功能，既能采集机组运行数据，又可在线监控，及时发现故障问题。（3）发电机自动准同期。在电力系统中，自动准同期是一项基本操作，依赖于自动准同期装置（ASS）。它能控制机组调速、调压，确保频差、压差均满足准同期条件，达到安全准确并网的效果。（4）快切。快切冷备技术，是采集电压、电流、开关量等数据，在启备变高压侧未合闸时，利用快切冷备装置转却切换厂用电源，降低启备变热备时损耗的费用。

　　2.2 厂用电控制技术

　　在数字化电厂中，厂用电控制体系是由电气设备和二次控制系统组成的。其中，电气设备主要包括厂用高/低压段、高/低压电机、变压器等；二次控制系统包括电机保护、线路保护、智能断路器等。厂用电控制技术，是在保护装置的基础上，支持profibs 控制标准和集散控制系统（DCS），通过互联网将保护装置信息发送至DCS 系统上。一般情况下，保护层是通过就地保护装置实现保护功能，电机连锁通过DCS 完成。对于刀闸、开关等控制元件，通过硬接线联机，从而保证控制效果。高压用电C 段和D 段发生异常，可通过厂用电控制技术进行处理。

　　2.3 现场总线技术

　　数字化电厂中，针对智能仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备，如果出现信息传递问题，现场总线技术是一种有效解决方案，具有简单、可靠、经济实用的特点。现场总线的网络拓扑结构，主要分为环形、星型、树型、总线型4 种，不同拓扑结构各有优缺点，应结合实际生产和管理情况进行选择。将现场总线技术应用在工程师站和操作员站，系统功能和控制权限均设置在工程师站，能提高实时通信效率，高效准确完成现场通讯任务，最高通信速率达到20Mbps。在操作员站，利用监控软件能监控生产现场，确保系统按照预设好的程序执行，并且完成数据查询、打印等功能。

　　2.4 远程控制技术

　　在过去，电气自动化技术应用在电厂中，设置模拟电路时一般使用 FMON 模式。数字化电厂的发展，采用远程控制技术，能对运行数据进行采集、传输和分析，能方便工作人员操作，提高电气设备的监控效率。在此基础上，还可以在监视器上安装一个单独终端块，并且和总线适配器连接，即总线监视器。它利用开放节点的电路保护器，一方面能提高性价比，另一方面能减少线缆和连接配件，可降低安装和维护成本。另外，总线监视器拥有安全保密协议，能提高系统运行安全性。

　　结束语

　　新时代背景下，人们生产生活中对于电力资源的需求不断增加。数字化电厂发展过程中，发电机组的构造更加复杂、科技含量更高，与此同时对机组设备的控制、保养、维修等工作要求提高，以保证机组安全可靠运行。数字化电厂是指基于数字化技术下，对电厂物理和工作对象进行全生命周期的量化、分析和控制，做出科学决策，从而提高电厂的价值。传统管理模式下，对各类设备设施进行分散监控管理，无法将信息统一起来，导致管理效率不高。随着数字化电厂的建设，电气控制技术应用其中，能对设备设施的运行信息进行统一监测、统一分析、统一处理，达到降本增效的目标。

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