电厂集控运行控制模式及应用分析

汪威为

五凌电力有限公司托口电厂，湖南省长沙市 418200

摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国综合国力的提升，也带动了电力行业发展的步伐。电力供应是用电设备工作的前提，电力资源是社会发展的能源支撑。随着科技的不断发展，社会对电力能源控制提出了更高要求。同时，电力控制系统的优劣，决定了电力发输电与供配电的效率。集控运行控制系统是目前比较常用和技术成型的控制系统。网络信息技术的迅速发展为电厂能源的管理模式提供了更加实时的、远程的有效载体。此外，集控运行控制系统能够有效调控节能减排，通过优化系统来降低运营成本，在一定程度上提升了运行效率。

关键词：电厂集控；运行控制模式；应用

引言

近年来在科学技术快速发展的新形势下，电厂的具体设备和技术不断更新，有效地增强了电厂生产作业的科技含量，对于火电机组供电效率和质量的提高起到了积极的作用，而且也在一定程度上缓解了电力供应紧张的问题。当前大部分电厂仍采用集中控制系统，虽然有效地提高了发电效率，但在实际运行中仍存在许多问题，严重威胁电厂运行的稳定性。因此要积极采取节能措施，有效地降低能源消耗，保证电厂高效节能运行。

1集控运行技术的特点

传统电厂生产过程中，工人需要操控整体性的系统，而且控制要具备统一性，这样才能有效地保障电厂的有序和安全生产。但在当前市场需求日益提升的新形势下，传统的运行模式越来越不具有适用性，这就迫切需要电厂加快转型创新。将集控运行技术引入到电厂中来，实现对电厂各系统的联合控制，不仅有利于增强电厂运行的安全性能，同时也有效地规避了传统控制方式的弊端。目前电厂中集控运行技术是最为常用的一种控制技术，但在实际应用中仍存在较多的影响因素，因此要对一些易出现的问题加以重视，进一步提高集控运行技术的应用效果。

2电厂集控运行控制模式及应用

2.1降低锅炉排烟热损失

排烟温度是锅炉排烟热损耗最大的影响因素，通过对排烟温度进行控制，能够减少锅炉煤损耗及污染气体排放。因此在实际工作中，需要降低一次风率。在磨煤机运行中，需要对相应曲线进行优化调整，使其能够与给煤机的转速更好适应，保证磨煤机的正常运转，并实现风量的有效控制。同时还要做好石子煤的排放工作，避免出现煤渣过多堆积的问题，影响磨煤机的通风，确保将一次风速和风量控制在初始设计的指标范围内。为了防止排渣底部出现漏风情况，还需要保证锅炉具有较好的密封性。需要对锅炉入门密封情况进行定期检查，使其处于封闭状态。锅炉炉体自身不宜有过多的开口，避免造成锅炉本身漏风率的增加。在实际锅炉运行过程中，需要科学调节锅炉燃烧状况，并根据具体燃烧情况对氧量的初始设计值进行调整，保证空气过剩系数的科学性和合理性。另外，当锅炉内烟气侧受热面有结渣和积灰现象时，也会导致传热热阻和烟道通风阻力增加，从而造成排烟温度升高。这就需要在实际生产运行过程中，科学调整风与煤的比例，有效控制结渣率，定期进行吹灰处理，使受热面始终保持干净，提升传热的效率。

2.2操作环境控制

电厂集控运行控制模式执行架构包括电子室和控制室。电厂集控运行控制模式的运行保障包括电能供应保障和接地系统保障。首先，电厂集控运行控制模式执行架构有严格的环境要求，旨在保证机组的安装与调试顺利进行。再者，计算机作为电厂集控运行控制系统的核心部分，也需要良好的运行环境，为避免受到外界环境的巨大影响，应对计算机环境进行整改，保证其干燥通风，打扫环境减少粉尘，定期维护计算机机体，保证其信号顺利接收发送。接地系统是电厂集控运行控制系统的有效保护措施，使设备良好接地；抗干扰技术在电厂集控运行控制系统中占有极其重要的作用。交流电源所导致的干扰主要是来自50Hz交流电网。因此可以通过合理正确的布线方式、在系统电路中加入滤波器、系统电路中加入隔离变压器、设置交流稳压器和采用屏蔽法对电源变压器进行屏蔽等方法，主要由电磁感应而产生的串模干扰这种情况下，提前将有用信号进行放大，与干扰信号进行有效区分，然后采取滤波器把干扰信号除去；回路中提前实现模/数转换、采用屏蔽等措施。由于带通滤波器的特性可以抑制串模干扰，因此需要在仪表设计电路中加入带通滤波器。一般情况下，干扰信号均比有用信号变化速率快，在设计电路中作为模/数转换器的输入滤波器通常采用二级阻容低通滤波网络。当有用信号的变化速率比干扰信号快时，应适当地改变二级阻容低通滤波网络常数，以减小参数来抑制串模干扰信号。在工作环境充斥着强电或强电磁干扰时，为了避免使测量回路被电网电压损坏，需要利用到隔离放大技术。

2.3低碳电力系统规划

电网与电源是电力系统规划过程中密不可分的两部分，低碳电力系统规划需要做好两方面的协调配合。在电源方面，电力公司要做好容量、布局的充分预测，确保电压等级、输电容量、线路走向等符合城市发展需求;电网结构对于电源装机工作具有较大影响，在低碳经济体系中，要综合考虑电网和电源因素，确保碳减排的电力负荷稳定供应。输电网与发电厂协调配合，才能实现就近并网，避免因大量转移而产生不必要的线路损耗，在满足正常用电需求的情况下降低碳排放量。电力系统规划目标是满足市场电力需求，特别是满足消费者的电能需求，由此可见，碳排放的根源在于电力负荷，输电网的合理规划能够从分布和流动方面对碳排放进行引导。应重点控制电网与电源协调规划，推动低碳经济发展，减少碳排放。进一步开发可再生清洁能源，潮汐能、风能等通常来自于偏远区域，应根据电力负荷需求建设输电线路，做好可再生电网专用输电线路的规划。很多专业人员对电力系统电源开展了规划研究，规划设计和方法已初获成果，但对于电网与电源协调方面的规划相对较少，未来需要进行更深入的研究。其中，可再生风电应作为核心技术，为低碳电力规划提供了助力，应针对风电能源并网进行充分评估分析，在满足布局规划要求的情况下，尽可能提高电网接纳新能源的能力。目前，碳捕集技术设备已应用于电厂中，而电厂系统运行分析的算法模型较为简易，应将完全捕集分析转化为动态捕集分析，确保电厂的优化配置计算结果与实际相符。跨区输电将成为配置大区资源的重要途径，应对电力联网规模进行分析，对电量输送、电源类型应用进行综合优化。要加强电网和电源协调规划，提升电力系统的运行可靠性。

2.4大数据技术和机器学习算法在热网集控系统中的应用

1）在集控系统的热力数据库中采集一定数量的影响锅炉燃烧系统NOx排放浓度、燃烧热效率的历史数据和实时数据（锅炉负荷、炉膛密相区温度、一次风流量、一次风温度、二次风总流量、风机入口温度、烟气温度、烟气含氧量、锅炉燃烧热效率、NOx排放浓度）。2）数据预处理后，将锅炉负荷、炉膛密相区温度、一次风流量、一次风温度、二次风总流量、风机入口温度、烟气温度、烟气含氧量的历史数据和实时数据预处理后作为建模的输入样本，将锅炉燃烧热效率和NOx排放浓度作为建模的输出样本。3）基于极限学习机算法（Online Sequential Extreme Learning Machine, OS-ELM），通过输入样本和输出样本建立锅炉燃烧系统的NOx排放浓度预测模型和燃烧热效率预测模型。4）根据燃烧系统NOx排放浓度预测模型和燃烧热效率预测模型建立适应度函数，通过混沌粒子群算法（Chaotic Particle Swarm Optimization，CPSO）求解预测模型的最优参数，建立最优化预测模型。5）由训练样本和最优化预测模型求出NOx排放浓度预测值和燃烧热效率预测值。6）求出NOx排放浓度预测值与NOx排放浓度样本均方误差、平均相对误差，求出燃烧热效率预测值与燃烧热效率训练样本均方误差、平均相对误差，评价预测模型的精确度。

2.5调频先控系统实现控制

调频先控系统控制原理是把控制量输入先控系统，经过静态反馈、动态反馈和状态综合智能检测以及校正回路校验逻辑整合，实现被控制量按照系统所想达到设置值输出并保持运行。

2.5.1锅炉主控逻辑的设置以及系数的配置调整

调频先控系统的植入最主要的是解决锅炉主控逻辑的设置以及系数的配置调整问题，这是技术要求最高、最关键的部分。锅炉主控直接控制锅炉燃料量增减，直接影响锅炉主汽参数汽温、汽压波动幅值和过热器受热面的超温，关系机组运行稳定和发电煤耗。解决技术的关键点主要综合考虑了汽包炉的运行特点、锅炉的燃烧特性、磨煤机运行数量及煤量变动对燃烧的影响、风量变动特性、锅炉负荷与燃烧火焰中心关系特性、负荷与汽温减温水关系特性、锅炉燃烧的静态调整、锅炉负荷变动以及燃烧器摆角调整等工况对主汽参数的影响情况，逐一进行分析评估，针对各负荷段、各种磨缺层燃烧、烟气分布不均、减温水阀异常或动作性能不同及特殊负荷段，煤质有差别的特殊情况下，量身制作逻辑控制回路，运用不同系数进行配置处理，经过调整工况进行验证优化。经历近半年时间的跟踪研究和微调对比，对逻辑回路系数进行多次的配比和修正，获得较好的配置系数。

2.5.2解决机组参与调频后设备损耗养护问题

机组参加调频后，机组负荷的变动较为频繁，机组相关运行设备跟随调频动作调整的次数是不参与调频动作次数的6～8倍，直接增加设备的损耗，缩短运行寿命，特别是汽机的调门、汽泵小机调门、送引风机调节机构、磨煤机及其附属设备、减温水调节阀和燃烧器摆角等易损部件。设备易损部件必须缩短维护周期和提高维护质量，增加了人工成本和设备维护成本，成本核算和维护的策略需要做出的相应调整。

2.6信息采集与控制终端层

由于风电场多批次机组由不同厂家供应，因此，信息采集与控制终端层采用电厂标识系统KKS为每台设备创建唯一的系统标识编码，并集成数据采集接口、数据库接口、应用接口及转发接口等服务器，通过网络实现基于多种协议转换的数据传输、加工及存储，实现线上数字化管理。信息采集与控制终端层主要针对风电场各数据采集点、采样频率进行优化，确定数据采集设备的型号及通讯接口。在数据采集端安装先进测量仪器以提高测量的精确度。依靠104通信规约、OPC通信、工业以太网通信及通讯接口服务器等方法对风电场不同型号机组、升压站和测风塔数据进行规范化处理、存储，并传输至功能及应用软件层，将分析及评估结果反馈至控制终端，实现场级闭环控制。同时，数据采集不单涉及采集计算一体化装置及采集接口协议，还需要针对风电场未来规划建立一套风电测点编码规范。

结语

近年来在社会和经济快速发展的新形势下，用电需求呈现出快速增长的态势，这也对电厂的生产运营提出了更高的要求。在电厂生产运行中，采取集控运行的方式时，由于多种因素会导致能耗过高的问题，因此要采取有效的措施进行节能降耗，进一步提升电厂集控运行性能，为电厂的智能化发展起到积极的促进作用。

参考文献

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