【摘要】本文概述了火电厂自动化控制的内容以及发展历程，在当前整体自动化水平现状的基础上，结合国内外先进经验，提出了下一阶段火电厂自动化控制发展的趋势和方向。
【关键词】火电厂；自动化；趋势
1前言
众所周知，我国是以煤炭为支柱能源的国家，能源结构在很大程度上决定了我国的电力结构。因此，建国以来在各种产业政策的推动下的火电工业的建设和发展取得了很大的成果。但是，随着火电厂单元机组的容量越来越大，鉴于火力发电对电生产过程安全稳定的严格要求，监测监控越来越受到重视，那么就需要自动化控制系统来实现监测、控制、调节和保护的功能，切实保障机组运行稳定和生产调度管理。目前，自动化控制已经在火电厂得到了充分应用，包括分散控制系统（DCS）、数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）和炉膛安全监控系统（FSSS）等等，一些现代大型的火电厂还采用了自动发电控制系统（AGC）以及厂级实时监控信息系统（SIS）。尽管如此，火电自动化发展的脚步不能停歇，面临着水电、风电、核电等清洁电力的竞争，探讨未来火电厂的自动化控制的发展的趋势是非常有必要的。
2火电厂自动化控制及其发展
2.1火电厂自动化控制
火电厂自动化控制的基本内容实际上是涵盖了多门系统工程理论，自动化控制技术本身是结合了自动化、控制论、电子与信息技术、计算机技术以及通信技术等共同发展的。电厂的核心监控系统主要包括两部分：一部分为主控系统；一部分为辅控系统。主控系统主要是基于微机处理分布式控制系统DCS，DCS集成了数据采集、模拟量控制、顺序控制以及炉膛安全监控等子系统，重点实现分散控制、集中操作、分级管理，而且其优势在于配置灵活、组态方便。
（1）数据采集系统DAS，通过对输入信号的处理和扫描，实时采集发电机组在生产过程中的各种参数和状态，把相关的模拟信号量和开关信号量转换成数值、曲线等形式记录下来，为运行操作人员提供机组运行实时信息。
（2）模拟量控制系统MCS，实际上是协调控制系统CCS的另一种叫法，是机、炉闭环控制系统的总体，主要包括燃料控制系统、给水控制系统、气温控制系统、制粉控制系统、凝汽器控制系统等，功能是对单元机组的机炉协调控制、辅助控制系统和所有自动控制回路有关模拟量参数进行连续闭环控制，使被控模拟量参数值维持在设定范围或按预期目标变化。
（3）顺序控制系统SCS，基于PLC可编程逻辑控制，根据各个输入信号的状态和顺序，按照一定的先后次序完成单元机组的各功能系统和设备的顺序控制功能,主要有送风系统、引风系统、烟气系统、给水系统、凝结水系统、循环水系统等。
（4）锅炉炉膛安全监控系统FSSS，主要是为了监视燃烧设备的参数和状态，系统读取后通过逻辑判断运算发出动作指令，保证点火器，油枪和磨煤机组系统的安全启动、停止和运行，同时在锅炉点火前和跳闸停炉后对炉膛进行吹扫，防止可燃物在炉膛堆积。
2.2发展历程
我国的火电厂自动化控制系统起步于上世纪60年代，工业化水平以及信息技术的落后，初期的监控系统主要采用的是模拟仪表和组装式仪表。直到70年代初，计算机技术的发展为微机监控机组参数和回路控制提供了新的思路，推动了数字化的进程，数据采集、集中监视、分散控制的思想逐步在自动化控制系统发展中渗透，尤其是80年代改革开放之后，国际先进的技术引进，主、辅机系统的监测通过CRT技术集中显示，控制信号则连接到各自的控制系统，这种方式得到了广泛应用，也是初步具备DCS的雏形。90年代以后，随着火电机组的容量不断提高，DCS开始作为主控仪表出现在300MW以上的机组控制系统中，实现了各个子系统的全面覆盖、集中监视、分散控制、紧密相连的有机结合。
3火电厂自动化发展趋势
3.1综合自动化
建立综合自动化平台，涵盖厂级监控信息系统SIS、厂级管理信息系统MIS、辅助车间监控系统、一体化的单元机组DCS系统。SIS系统实现全场生产过程中的数据采集、分析、处理，做到全面监控和覆盖，实时记录和事故追忆，为事故诊断和性能诊断提供依据。MIS系统完成电厂的在线生产管理和服务以及与上级管理单位信息系统对接，包括文件管理、设备检修管理、事件管理、调度管理、财务管理等。辅助车间监控系统传统方式采用PLC加上位机构成一个网络，未来将趋于适度集中管控，辅助车间控制系统网络接入SIS中。各个子系统DAS、MCS、SCS、FSSS、TPS、DEH等，采用电气控制一体化接入DCS中，数据采集后经过智能分析处理传递给运行操作人员。综合自动化就是要在对各个系统集成，提升整体运行、控制、管理的能力。
3.2智能化
将传感器融合技术、信息技术引入到电厂自动化控制系统中，配合先进的分析算法及神经网络，对生产过程参数进行智能逻辑判断，给出机组运行的状态和潜在的问题并提出合理的处理方式，触发相关的指令。具备良好的人机交互界面的智能化软件系统和硬件系统集成是智能化电厂发展的趋势。
3.3现场总线技术
现场总线技术是上世纪末提出的概念，是在DCS和PLC的基础上发展而来，具备了二者的优点。由于DCS系统相对比较封闭，不同厂商使用的是各自通信网络，在与上层网络信息交换时，周期较长难以实现直连共享，另外DCS系统信号传输采用的4-20mA模拟直流回路是一种单变量、单向模拟传输方式，监测精度上有待提高，而单元机组的控制点增多、复杂性提高，过度分散降低了DCS整体的可靠性。FCS使用统一标准的总线协议，大大提高系统开放性和互操作性，同时大量减少硬件布线，多变量和高精度系统的兼容性、可靠性。FCS的优势明显，但是目前还处在初级阶段，因为涉及到通信协议的标准化过程以及数字式仪表等硬件的换代，工程量、价格、可靠性方面都是火电厂在设备选型中考虑的因素，不过FCS能否替代DCS还有待时间和应用的检验。
4结语
本文概述了火电厂自动化控制的内容，回顾了火电厂自动化控制发展的各个阶段和历程，在目前现状的基础上，结合国际国内先进的理念，分析了自动化控制未来发展的三个趋势，即趋向于综合自动化、智能化以及现场总线通信标准化，当然这些都离不开信息技术、计算机技术以及工程理论的发展。至于，自动化控制发展趋势可能还需要一段时间由市场来选择。
参考文献:
[1]侯子良,侯云浩.21世纪第二个十年火电厂自动化[J].电站信息,2012(01).
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[3]肖娟.我国火电自动化发展趋势探析[J].企业导报,2012(07).
[4]陈帮明.自动控制技术在火电厂的应用前景探析[J].科技创新与应用,2013(21).
作者：蔡沛 单位：西北电力设计院有限公司
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