隨著社會及電力工業的發展，電力自動化的重要性與日劇增。傳統的信息、通訊和自動化技術之間的障礙正在逐漸消失。最新的技術，包括無線網絡、現場總線、新型檢測及控製儀表、先進管理和控製軟件等，大大提升了過程係統的效率和安全性能。本文著重分析討論了國外電力過程自動化。

   電力是現代社會使用最廣泛的二次能源。電力的安全
、穩定和充足供應是國民經濟全麵、協調、可持續發展的重要保障條件，事關經濟發展
、社會穩定和國家安全大局。自從1998年全國裝機容量超過277GW，躍居世界第2位以來
，我國電力仍以較高的速度和更大的規模在迅猛發展，預計我國電力裝機總容量將在今年底至明年初突破800GW。

   隨著電力需求的高速增長，發電裝機容量迅速擴大，大量燃用化石燃料和由此產生的汙染排放與資源
、生態環境的矛盾日益突出。

   自zi動dong化hua的de重zhong要yao性xing近jin年nian來lai與yu日ri劇ju增zeng。現xian今jin
，創chuang新xin的de自zi動dong化hua係xi統tong控kong製zhi著zhe複fu雜za的de工gong藝yi流liu程cheng，並bing確que保bao過guo程cheng運yun行xing的de可ke靠kao及ji安an全quan
，為wei先xian進jin的de維wei護hu策ce略lve也ye打da造zao了le相xiang應ying的de基ji礎chu。電dian力li過guo程cheng自zi動dong化hua技ji術shu的de日ri新xin月yue異yi和he控kong製zhi水shui平ping的de不bu斷duan提ti高gao，為wei電dian力li工gong業ye解jie決jue能neng源yuan資zi源yuan和he環huan境jing約yue束shu的de矛mao盾dun創chuang造zao了le條tiao件jian。

   電力過程自動化是指綜合運用控製理論、電子設備、儀器儀表、計算機軟硬件技術及其他技術，對發電過程實現檢測、控製、優化
、調度、管理和決策，達到增加發電量、提高發電生產效率和質量、降低消耗
、quebaoanquandengmudedeyileizonghexingjishu。xianjin，woguofadianchangjibenshangquanbucaiyonglefensankongzhixitonghuokebianchengluojikongzhiqidengjisuanjikongzhixitong，xitongzhuangbeishuipingdadatisheng。danrengyingqingxingderenshidao
，woguomuqiandedianliguochengzidonghuashuipingzongtieryan，rengluohouyuguojixianjinshuiping。

   本文將就國際上先進的電力自動化應用技術趨勢及進展分析研究，以期為我國電力自動化水平的發展提供借鑒。

二、電力自動化發展

   按照瑞士Intechno谘詢公司的報告，世界過程自動化市場在2005至2010年期間將以每年平均5.1％的速度增長，到2010年可高達942億美元。其中尤以化工
、電力
、石化增長最為迅猛。

   經濟、組織和技術的發展將在未來幾年內對自動化技術帶來深遠的變革。電力自動化近期的發展概括而言是充分利用IT（信息技術）及AI（人工智能）等先進技術，大量采用現場智能儀表及設備，整合控製與信息係統
，融合測量、控製、診斷、檢修、維護
、管理等數據
，使電力生產合理化和最優化，並最終提升電廠的安全性
、經濟性和生產力。

2.1 全方位管控一體化

   為了增加勞動生產率，降低運行和維修成本，進一步提升市場競爭力，必需將貫穿整個組織的信息、通(tong)訊(xun)和(he)自(zi)動(dong)化(hua)技(ji)術(shu)等(deng)價(jia)值(zhi)創(chuang)造(zao)鏈(lian)上(shang)的(de)各(ge)個(ge)環(huan)節(jie)進(jin)行(xing)水(shui)平(ping)和(he)垂(chui)直(zhi)無(wu)縫(feng)整(zheng)合(he)與(yu)集(ji)成(cheng)，即(ji)實(shi)現(xian)全(quan)方(fang)位(wei)管(guan)控(kong)一(yi)體(ti)化(hua)。集(ji)成(cheng)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)和(he)管(guan)理(li)信(xin)息(xi)係(xi)統(tong)構(gou)成(cheng)統(tong)一(yi)的(de)控(kong)製(zhi)信(xin)息(xi)網(wang)絡(luo)，一(yi)方(fang)麵(mian)是(shi)過(guo)程(cheng)計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)等(deng)先(xian)進(jin)技(ji)術(shu)全(quan)麵(mian)挖(wa)掘(jue)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)的(de)監(jian)控(kong)及(ji)檢(jian)修(xiu)數(shu)據(ju)信(xin)息(xi)，在(zai)廠(chang)內(nei)和(he)CMMS（計算機檢修維護管理係統）實現無縫聯接；另一方麵是在企業級通過MES（即製造執行係統，類似於國內電廠的廠級監控信息係統SIS）和集團ERP（企業資源規劃係統）互聯，以實現在合適的地點和合適的時間
，確保充分和成功地獲取合適的信息。

   置於控製係統級和ERP之間的MES，用於優化電廠生產級的工作流程，改進生產質量，增加過程可靠性，營造了一個快速反應
、有彈性
、高效率、精細化的製造環境。國際上較為知名的MES產品有：ABB工業IT生產規劃、Honeywell ExPerion PKS－Optivision、Metso DNA MES

、Tietoenator TIPS和Siemens Simatic IT係統等。

   可見，過程自動化正從純粹的過程控製領域向過程和商業綜合控製領域過渡。自從計算機技術首次應用以來，自動化和IT分fen別bie是shi兩liang個ge獨du立li的de領ling域yu，兩liang者zhe各ge自zi互hu不bu相xiang幹gan地di發fa展zhan著zhe
，現xian如ru今jin正zheng在zai逐zhu漸jian打da破po這zhe種zhong傳chuan統tong的de分fen隔ge。當dang前qian最zui新xin發fa展zhan趨qu勢shi是shi建jian立li一yi個ge貫guan穿chuan發fa電dian廠chang全quan過guo程cheng的de、直至商業企業級計算環境的單一控製管理係統
，如Invensys公司的InFusion企業控製係統等
，就是將諸如傳統狹義範圍內的過程自動化係統（包括DCS/PLC控製係統、安全保護係統
、智能現場設備、全廠資源管理和優化係統）和商業性能管理（包括ERP和MES等）融合集成為一個廣義範圍內的單一企業控製管理係統

，從而有助於工業企業整合其操作／運行和維修／維護資源，進一步優化企業的APM（資源性能管理）。

2.2 無線通訊邁入傳統電力工業

   wuxianjishudechuxianjikuaisujinbu，zhengzaifuyudianligongyelingyuyiyizhongzhanxindeshijiaolaiguanchawenti，bingyoucizaidianliliuchenggongyelingyujizichanguanlilingyu
，kaichuangyigejidongrenxindexinjiyuan。

   無線通訊技術因其不必在廠區範圍內進行繁雜
、昂ang貴gui的de布bu線xian，因yin而er有you著zhe誘you人ren的de特te質zhi。位wei於yu現xian場chang的de巡xun視shi和he檢jian修xiu維wei護hu人ren員yuan借jie此ci可ke保bao持chi和he集ji中zhong控kong製zhi室shi等deng控kong製zhi管guan理li中zhong心xin的de聯lian係xi。譬pi如ru位wei於yu海hai邊bian的de與yu主zhu廠chang房fang距ju離li較jiao遠yuan的de濱bin海hai泵beng房fang儀yi表biao與yu控kong製zhi設she備bei，可ke通tong過guo無wu線xian網wang絡luo與yu主zhu廠chang區qu的de控kong製zhi係xi統tong相xiang集ji成cheng互hu聯lian，實shi現xian信xin息xi共gong享xiang。此ci外wai
，無wu線xian技ji術shu還hai具ju有you高gao度du靈ling活huo性xing
、易於使用、通過遠程鏈接可實現遠方設備或係統的可視化
、參(can)數(shu)調(tiao)整(zheng)和(he)診(zhen)斷(duan)等(deng)獨(du)特(te)功(gong)能(neng)。盡(jin)管(guan)目(mu)前(qian)存(cun)在(zai)多(duo)種(zhong)無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)
，但(dan)僅(jin)有(you)幾(ji)種(zhong)特(te)別(bie)適(shi)用(yong)於(yu)電(dian)力(li)流(liu)程(cheng)工(gong)業(ye)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)無(wu)線(xian)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)空(kong)間(jian)傳(chuan)播(bo)的(de)過(guo)程(cheng)
、搭載的數據容量（帶寬）、抗RFI（射頻幹擾）/EMI（電磁幹擾）幹擾性、對物理屏障的易感性、可伸縮性、可靠性
，還有成本
，都因無線技術網絡的不同而不同。因此，很多用戶都傾向於“依據具體的應用場合，來選定合適的無線技術”。控製用的無線技術主要有 GSM/GPRS（蜂窩）、 9OOMHz Radios、wi－Fi(802.lla/b/g）
、WIMAX(802.16）、ZigBee(802.15.4）、自組織網絡等，其中尤以Wi－Fi和WIMAX應用增長速度最快，這是因為其在帶寬和安全性能方麵較優

、在數據集中和網絡化方麵具備卓越的安全框架、具有主機數據集成的高度靈活性、高的魯棒性及低的成本。

   美國德州LCRA集團公司為了降低電廠運行維護成本
，由一套電廠人員集中管理其下屬容量為650Mw的Sim Gideon電廠和容量為545MW的Lost Pines電廠，采用了Apprion公司的wiMAx無線網絡係統，以集成上述兩個電廠監控管理層的通訊和控製[l]。其無線網絡係統由APPrion的ION 係統和ION 服務構成。ION係統即工業無線應用網絡，包括IONosphere和集中應用軟件，後者具有數據服務

、工作流程、安保、監視、維護和第三方應用集成的管理功能。IONosphere管理軟件連續監視整個無線網絡設施的工作性能、健康狀況和完整性
，從而在共享數據環境下保證基於QOS 應用的性能最優化。ION 服務支持現場分析、技術選擇
、基礎結構設計和實施、性能監視、安保管理、連(lian)續(xu)的(de)網(wang)管(guan)及(ji)優(you)化(hua)功(gong)能(neng)。在(zai)嚐(chang)到(dao)無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)的(de)甜(tian)頭(tou)後(hou)
，目(mu)前(qian)該(gai)公(gong)司(si)正(zheng)在(zai)實(shi)施(shi)將(jiang)無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)應(ying)用(yong)延(yan)伸(shen)擴(kuo)展(zhan)至(zhi)設(she)備(bei)控(kong)製(zhi)層(ceng)的(de)方(fang)案(an)
，其(qi)應(ying)用(yong)範(fan)圍(wei)覆(fu)蓋(gai)輔(fu)助(zhu)設(she)備(bei)上(shang)的(de)一(yi)般(ban)閉(bi)環(huan)水(shui)位(wei)控(kong)製(zhi)及(ji)報(bao)警(jing)、給水加熱器水位控製及報警、爐膛火焰視頻監視係統

、各種溫度／料位及其它關鍵運行參數的報警、諸如振動監視分析等設備健康狀態監視係統

、氨泄漏的實時檢測和通訊、遠方罐／箱料位監視等。借助台式PC機，運行人員可以以無線、遠程方式分別訪問前述兩個電廠所用的Foxbor砰口westinghouse控製係統。

   RFID，即ji射she頻pin自zi動dong辨bian識shi，一yi些xie專zhuan家jia將jiang其qi出chu現xian所suo帶dai來lai的de影ying響xiang等deng同tong於yu車che輪lun的de發fa明ming，因yin為wei通tong過guo無wu線xian射she頻pin電dian波bo進jin行xing信xin息xi資zi料liao無wu線xian通tong訊xun達da到dao自zi動dong辨bian識shi的de觀guan念nian亦yi可ke啟qi發fa許xu多duo應ying用yong。導dao入ru RFID 技術以後
，可以讓很多工作簡化
、自動化或是變得更精確，其典型應用有電子化的物品監控倉儲管理
、出人口控製、人員監控
、設備與資產的管理等。2004年德國西門子公司與Metro GrouP合作，將RFID導入了過程自動控製領域。

2.3 現場儀表／控製裝置數字化及智能化

   數字化及智能化正在向著現場級儀表設備延伸
，IEC61158 等deng現xian場chang總zong線xian國guo際ji標biao準zhun的de逐zhu漸jian完wan善shan對dui現xian場chang儀yi表biao智zhi能neng化hua起qi到dao了le助zhu推tui作zuo用yong。以yi往wang電dian廠chang控kong製zhi層ceng和he管guan理li層ceng已yi基ji本ben實shi現xian了le數shu字zi化hua
，電dian廠chang全quan麵mian數shu字zi化hua的de瓶ping頸jing在zai於yu現xian場chang級ji，而er現xian場chang儀yi表biao的de數shu字zi化hua為wei構gou建jian數shu字zi化hua電dian廠chang奠dian定ding了le堅jian實shi基ji礎chu。HART、FF及PROFIBUS等(deng)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)已(yi)打(da)開(kai)了(le)現(xian)場(chang)儀(yi)表(biao)設(she)備(bei)智(zhi)能(neng)化(hua)的(de)大(da)門(men)。智(zhi)能(neng)化(hua)後(hou)
，現(xian)場(chang)儀(yi)表(biao)不(bu)僅(jin)能(neng)更(geng)加(jia)智(zhi)能(neng)地(di)實(shi)現(xian)其(qi)監(jian)視(shi)和(he)管(guan)理(li)過(guo)程(cheng)變(bian)量(liang)的(de)功(gong)能(neng)，而(er)且(qie)還(hai)可(ke)更(geng)加(jia)有(you)效(xiao)地(di)診(zhen)斷(duan)其(qi)自(zi)身(shen)健(jian)康(kang)狀(zhuang)況(kuang)。下(xia)一(yi)步(bu)是(shi)將(jiang)診(zhen)斷(duan)功(gong)能(neng)擴(kuo)展(zhan)至(zhi)擁(yong)有(you)對(dui)儀(yi)表(biao)周(zhou)邊(bian)的(de)過(guo)程(cheng)的(de)診(zhen)斷(duan)能(neng)力(li)。如(ru)此(ci)發(fa)展(zhan)下(xia)去(qu)
，即(ji)可(ke)具(ju)有(you)預(yu)測(ce)性(xing)智(zhi)能(neng)功(gong)能(neng)，提(ti)早(zao)檢(jian)測(ce)出(chu)係(xi)統(tong)／設she備bei潛qian在zai故gu障zhang和he運yun行xing低di效xiao工gong況kuang
，獲huo知zhi更geng多duo的de工gong藝yi過guo程cheng健jian康kang信xin息xi，進jin而er從cong異yi常chang狀zhuang態tai管guan理li過guo度du到dao異yi常chang狀zhuang態tai預yu防fang，由you此ci電dian力li工gong業ye就jiu可ke從cong所suo實shi現xian的de預yu測ce性xing智zhi能neng功gong能neng中zhong大da大da獲huo益yi。

   目前，全球已安裝有超過24,000,000台PROFIBUS現場儀表設備[2]。現場總線的應用正在成為主流，如於2003年1月正式交付營運的德國Niederaussem電廠K機組，其發電機組出力達1024MW，采用了基於西門子FUM（功能模件）和現場總線技術的TELEPERM XP係統，其中所采用的現場總線設備規模為約900個馬達／泵
、1200個閥門執行器和400個氣動閥門電磁閥。執行器是通過冗餘的PROFIBUS DP總線與控製係統互聯，氣動閥門電磁閥采用AS－i底層現場總線
，並通過DP/AS－i鏈接設備實現與PROFIBUS DP總線的互聯。低壓電機采用西子SIMOCODE智能開關櫃接口裝置，通過PROFIBUS－DP/Y-LINK建立與控製係統的通訊。其現場總線設備與控製係統的網絡結構示意圖詳見圖1。通過PDM（過程設備管理器）可在集中控製室完成全部現場設備的參數調整、整定等工作
，借助現場總線的智能性
，也可實現現場設備的集中故障診斷和維護，大大改善了營運的經濟性。

   基於現場總線的巨大優勢及國外成功應用業績
，國內正在實施的項目，如華能金陵電廠二期工程 2×1000MW 級超超臨界機組、九台電廠新建工程2×600MW 級超超臨界機組等均大範圍采用了PROFIBUS 現場總線儀表及設備。

2.4 新型檢測儀表／裝置的應用

   目前，在國內工業上應用的大多數傳感器技術
，如溫度、壓力
、流liu量liang等deng的de測ce量liang，大da都dou有you著zhe其qi自zi身shen難nan以yi克ke服fu的de不bu足zu。這zhe些xie傳chuan感gan器qi技ji術shu已yi達da其qi極ji限xian

，可ke挖wa掘jue的de潛qian力li極ji其qi有you限xian。較jiao之zhi與yu之zhi相xiang連lian的de由you電dian子zi和he計ji算suan機ji設she備bei組zu成cheng的de監jian控kong係xi統tong而er言yan，現xian場chang傳chuan感gan器qi和he終zhong端duan控kong製zhi元yuan件jian的de技ji術shu進jin步bu相xiang對dui落luo後hou。為wei使shi企qi業ye在zai市shi場chang經jing濟ji中zhong更geng具ju競jing爭zheng力li，減jian少shao製zhi造zao成cheng本ben
，國guo際ji先xian進jin電dian力li企qi業ye在zai采cai用yong新xin型xing控kong製zhi係xi統tong的de同tong時shi，也ye對dui新xin型xing傳chuan感gan器qi技ji術shu的de開kai發fa及ji應ying用yong予yu以yi高gao度du重zhong視shi，其qi中zhong應ying用yong較jiao為wei成cheng熟shu的de有you光guang纖xian測ce量liang技ji術shu
、氣固兩相流體流量檢測技術、聲波高溫計等，以下分別介紹。 [page_break]

2.4.1 光纖測量技術

   光guang纖xian測ce量liang技ji術shu具ju有you分fen散san測ce量liang的de能neng力li。對dui光guang纖xian的de測ce量liang值zhi進jin行xing濾lv波bo或huo輸shu出chu處chu理li後hou，一yi根gen光guang纖xian整zheng個ge長chang度du均jun可ke作zuo為wei一yi個ge傳chuan感gan器qi，可ke提ti供gong優you於yu點dian測ce量liang的de斷duan麵mian測ce量liang。此ci外wai，光guang纖xian傳chuan感gan器qi還hai具ju有you一yi些xie常chang規gui傳chuan感gan器qi無wu可ke比bi擬ni的de優you點dian。例li如ru
，光guang纖xian傳chuan感gan器qi具ju有you靈ling敏min度du高gao
、響應速度快、動態範圍大、防電磁場幹擾、超高壓絕緣、無源性、防燃防爆
、適於遠距離遙測、多路係統無地回路“串音”幹擾
、體積小、機械強度大
、可靈活柔性撓曲、材料資源豐富、成本低等優點。

   此外，光纖可實現的傳感信息量很廣。如光導纖維本身就對壓力和應變力極為敏感，這就意味著光纖可以同時作為壓力、溫度和應力傳感器而使用。目前，國外一些先進國家已將光纖用於測量磁

、聲、力、溫度
、位移

、旋轉
、加速度、液位、扭矩、應變、電流
、電壓、傳像和某些化學量等。

   xianzai，guowaiguangdaoxianweiwenduchuanganqiyijinruquanmianshangyehuayingyongjieduan。guangxianfenbushiwenduchuanganqidezuidayoudianzhiyi，shinengjingjidishixianduidaliangdidiandewendujianshi。muqianguowaizhengzhujianjiangtayongyuduidianzhanguanjianbujiandewendujianshi。ruribenWakamatsu增壓循環流化床電站已采用英國York傳感器公司的DTS（分布光導纖維溫度傳感器）測量氣體清潔過濾器的熱點表麵溫度。采用長約4公裏特殊設計的高溫光導纖維作為溫度傳感器。其光纖傳感器沿過濾器鋼表麵敷設，每兩分鍾可以測量約3000點的溫度值，這是用常規點式溫度傳感器絕對不可能做到的。

   DTS用光電元件測量出沿光纖整段長度的溫度信號值
，並實現連續刷新。如此，DTS是少數能夠測量長距離溫度的最有效且最經濟的手段
，這是固定點式溫度測量裝置所不能比擬的。運行人員可以在控製室內通過CRT屏幕觀察溫度的變化情況，並可在設備溫度惡化時作出相應的操作。另外
，DTS具有抗EMI（電磁幹擾）的能力。這是因為在數據從傳感器傳送至控製室時采用了光纜，並不存在電流信號。因此
，DTS特別適合於在電站等有許多電磁或射頻幹擾的惡劣環境中使用。

2.4.2 氣固兩相流量檢測

   發電廠中存在著許多兩相流體的應用場合，如除灰係統中的飛灰氣力輸送

、鍋爐燃燒係統中通過一次風將煤粉輸送至燃燒器的的輸粉管道係統、鍋爐汽水側的汽包或汽水分離器之前水冷壁等管道中的汽水混合流體等。為了提升電廠的生產效率、降低運行和維護成本、滿足日益嚴格的環保要求
，急需有效解決相應的兩相流體流量測量難題。

   為wei此ci
，國guo際ji上shang眾zhong多duo儀yi表biao製zhi造zao商shang和he研yan究jiu機ji構gou對dui電dian廠chang內nei的de兩liang相xiang流liu量liang測ce量liang進jin行xing了le大da量liang的de研yan發fa
，已yi開kai發fa和he生sheng產chan出chu了le不bu少shao的de兩liang相xiang流liu量liang檢jian測ce裝zhuang置zhi。其qi中zhong用yong於yu煤mei粉fen流liu量liang測ce量liang比bi較jiao成cheng熟shu的de技ji術shu有you：利用發射進煤粉管內的微波反向散射原理測量煤粉濃度和速度、基於脈衝超聲波束衰減量測量煤粉流速、依據煤粉對b射線或g射線的吸收測定煤粉流量
、通過煤粉顆粒碰撞一列金屬棒而引起的金屬機械振動的監視來間接判定煤粉顆粒的分布

、專用靜電探頭檢測煤粉顆粒大小及其分離、采用由低成本的CCD攝像機和激光片發生器構成的數字成像裝置判定煤粉顆粒分布。上述產品中應用較為廣泛的是新型的基於靜電檢測原理的ECT(Electrio Charge Transfer)煤粉流量在線檢測裝置

，它可以實時
、在線提供煤粉流速、煤粉顆粒流動速度和煤粉細度的檢測與測量。其製造商主要有ABB、英國PCME公司、芬蘭TR-Tech公司和南非ESKOM公司等。著名的鍋爐製造商FOSTER&WHEELER和TR-Tech合作推廣後者生產的ECT產品，已在國外20多個電廠中應用，其應用業績中單機容量最大的是美國 ARF電廠的950MW切qie向xiang燃ran燒shao鍋guo爐lu。通tong過guo對dui至zhi鍋guo爐lu燃ran燒shao器qi的de各ge個ge風feng粉fen混hun合he管guan內nei煤mei量liang的de測ce量liang，可ke監jian視shi每mei個ge燃ran燒shao器qi的de煤mei粉fen燃ran料liao和he風feng的de配pei比bi，為wei鍋guo爐lu實shi現xian以yi單dan個ge燃ran燒shao器qi為wei基ji礎chu的de均jun衡heng、充分
、高效燃燒提供有力手段
，從而大大減少目前出於環保壓力而廣為采用的鍋爐低 NOx 燃燒係統所帶來的未燃燼碳和汙染物排放量；tongguosuojisuanchudefengfenhunheguanneimeifenliusuzhi，ketuidaochugegefengfenhunheguanneidejueduimeifenliang
，congerkeyijianzhayicifengliangshifoushidang
，shifoucunzaidufendengxianxiang；通過監視煤粉顆粒度的變化，可依此評判磨煤機工作性能的優劣；通過檢測各個粉管內煤粉傳輸中的諸如粉量突增、突減等非穩定煤流現象，可及時獲知燃燒性能劣化和壓力的波動。ECT流量測量裝置不受煤粉種類、濕度、灰份量等的影響。值得禪明的是，ECT測量的是風粉混合物固氣兩相流中由煤粉顆粒相對運動而引起的電荷值
，故ECT也可用於其它固氣或固液兩相流體的流量測量。

2.4.3 聲波式高溫計

   電廠鍋爐爐膛和後爐膛區的溫度
，不僅直接反應出其內燃料燃燒強度大小
，燃燒過程效率優劣，而且還間接影響鍋爐受熱麵及後續流程（如脫硝
、灰份控製等）的正常運行。從電廠安全、控(kong)製(zhi)和(he)效(xiao)率(lv)角(jiao)度(du)來(lai)看(kan)

，爐(lu)膛(tang)區(qu)的(de)溫(wen)度(du)是(shi)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)的(de)需(xu)運(yun)行(xing)監(jian)視(shi)的(de)關(guan)鍵(jian)參(can)數(shu)。但(dan)由(you)於(yu)爐(lu)膛(tang)燃(ran)燒(shao)區(qu)內(nei)惡(e)劣(lie)的(de)環(huan)境(jing)和(he)較(jiao)高(gao)的(de)溫(wen)度(du)

，國(guo)內(nei)電(dian)廠(chang)一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)的(de)僅(jin)是(shi)通(tong)過(guo)熱(re)電(dian)偶(ou)式(shi)煙(yan)溫(wen)探(tan)針(zhen)來(lai)進(jin)行(xing)啟(qi)動(dong)過(guo)程(cheng)的(de)煙(yan)溫(wen)檢(jian)測(ce)
，正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)時(shi)不(bu)直(zhi)接(jie)測(ce)量(liang)爐(lu)膛(tang)溫(wen)度(du)，而(er)是(shi)隻(zhi)測(ce)量(liang)相(xiang)應(ying)的(de)受(shou)熱(re)麵(mian)金(jin)屬(shu)壁(bi)溫(wen)。可(ke)見(jian)采(cai)用(yong)常(chang)規(gui)的(de)溫(wen)度(du)檢(jian)測(ce)手(shou)段(duan)是(shi)難(nan)以(yi)實(shi)現(xian)可(ke)靠(kao)
、準確
、連續、在線的爐膛溫度監視。

   國guo際ji上shang一yi些xie發fa達da國guo家jia在zai爐lu膛tang溫wen度du測ce量liang方fang麵mian的de研yan發fa和he應ying用yong取qu得de了le長chang足zu的de進jin步bu，所suo采cai用yong的de測ce量liang裝zhuang置zhi可ke分fen為wei兩liang類lei
，一yi類lei是shi與yu煙yan氣qi直zhi接jie接jie觸chu的de吸xi入ru式shi熱re電dian偶ou高gao溫wen計ji，另ling一yi類lei是shi非fei接jie觸chu式shi基ji於yu發fa射she光guang譜pu的de幅fu射she高gao溫wen計ji和he聲sheng波bo高gao溫wen計ji。其qi中zhong應ying用yong較jiao多duo、較jiao成cheng熟shu可ke靠kao的de是shi聲sheng波bo高gao溫wen計ji，其qi基ji本ben原yuan理li是shi利li用yong在zai被bei測ce介jie質zhi中zhong聲sheng音yin傳chuan播bo速su度du和he溫wen度du的de數shu學xue關guan係xi來lai測ce量liang介jie質zhi溫wen度du。較jiao之zhi其qi它ta測ce溫wen方fang式shi具ju有you諸zhu多duo優you點dian：① 是一種可實時測量溫度的非接觸式測溫技術；② 所測量的是橫貫整個聲波傳輸過程的線式整體溫度值
；③ 具有極佳的精度和誰確性；④ 其精度不受介質熱輻射率不確定性的影響。如美國所推出的聲波式高溫計
，采用超過 170dB的高能量聲波

，在O-3500F（約1927℃ ）溫度範圍其測量精度在土1％內nei
，且qie基ji本ben不bu受shou噪zao聲sheng的de影ying響xiang。通tong過guo這zhe種zhong新xin型xing聲sheng波bo溫wen度du計ji
，輔fu之zhi以yi內nei嵌qian先xian進jin軟ruan件jian算suan法fa的de微wei處chu理li器qi，可ke實shi現xian大da型xing鍋guo爐lu爐lu膛tang斷duan麵mian的de煙yan氣qi溫wen度du測ce量liang，從cong而er獲huo得de瞬shun時shi的de溫wen度du分fen布bu數shu據ju
，並bing可ke用yong於yu鍋guo爐lu的de實shi時shi運yun行xing控kong製zhi，最zui大da程cheng度du地di降jiang低di故gu障zhang停ting爐lu的de機ji率lv，同tong時shi減jian少shao了leNOx形成量。此外
，所獲知的溫度信息支持鍋爐清潔係統、燃燒器優化、後燃燒汙染排放物還原係統，還可用於判定爐膛容積熱強度和鍋爐總效率等。

2.5 先進控製和管理軟件的應用

   為了實現對集分布參數
、非線性
、多變量禍合為一體的流化床鍋爐或超／超chao超chao臨lin界jie機ji組zu等deng複fu雜za對dui象xiang的de自zi動dong控kong製zhi，提ti高gao機ji組zu運yun行xing管guan理li水shui平ping
，降jiang低di運yun行xing和he維wei護hu費fei用yong，有you效xiao提ti高gao機ji組zu可ke用yong率lv和he經jing濟ji性xing，國guo外wai對dui於yu此ci類lei輸shu入ru／輸出受限的多變量係統普遍采用了基於模型預測的MPC（模型預測控製）控製策略或DMC（動態矩陣控製）算法，也有的采用模糊控製、shenjingwangluodengrengongzhinengsuanfa。duibieryan，jisuanjikongzhixitongzaiguoneidianchangyiguangfanyingyong
，dadagaiguanledianchangzidonghuamianmao，danshijisuanjikongzhixitongdeqiannenghaimeiyouchongfenfahuichulai。weici，xujiejianguowaijingyan
，kaifayingyongxiaoyimingxian、智能化程度高的優化控製管理軟件，以充分利用計算機控製係統的強大功能。

   國外所采用的電站優化軟件主要包括實時過程控製參數釣優化控製軟件和保持設備
、係統經濟高效運行的優化管理軟件兩類。第一類軟件的突出特點在於實時
、在線和閉環控製功能
，主要用於機組負荷變化過程
，減少主要過程參數動態偏差和被調量的時間延遲
；第二類軟件的特點在於它注重運行的經濟性、對設備或係統的開環分析能力及係統管理
、決策支持功能。優化控製軟件主要有機爐協調優化控製、蒸汽溫度優化控製、DCS報警功能優化等。優化管理軟件主要有能量管理軟件、設備及係統性能優化軟件、過程信息統計分析軟件、設備資源管理軟件等。

   目前
，國外大部分DCS供貨商均可提供功能較完善並有應用業績的眾多電廠優化控製管理軟件。其中功能完善
、應用較多的優化軟件有siemens公司的Sienergy 係統
、ABB公司的optimax係統、Alstom公司的Optiplant＋等。雖然這些軟件包單項價格較高，但從取得的經濟效益和回報率看，增加這些投資是值得的。如西門子公司的凝結水節流控製模塊（COT）軟件包價格雖高達約人民幣200萬元，但采用該軟件包可提高機組熱效率0.5％~1.0％。對2台600MW機組而言，年運行5500h 

，發電標準煤耗0.296kg/(kW.h)，機組熱效率41.554%
，若機組參與電網調峰，每年可節煤2100t-4200t/每台機組，煤價若按300元/t計，可節約燃料費63萬元～126萬元／每台機組，約1年左右即可收回初投資
；若是帶基本負荷並具有一定調峰能力
，可望在2-3年收回初投資。另外如ABB公司的OPtimax實時優化軟件包
，專用於改善電廠的運行和維護
，據稱可降低電廠熱耗1%，提高電廠可利用率1％。pegasus技術公司的Neusight係統在一台500MW 機組上應用時，在低負荷時可降低 55％的NOx排放，在滿負荷時可降低23％的NOx排放
，同時可減少飛灰含碳量30%，雖然CO排放量從10ppm升到了210ppm。

2.6 其它趨勢

   安全相關係統：隨著社會日趨進步
、法律法規的日益嚴格，電力生產安全的重要性顯而易見，過程安全運行是電力自動化係統的首要目標。隨著IEC61508 、 IEC61511等安全標準的製訂
，鍋爐爐膛安全保護係統和汽機緊急停機保護係統等開始愈來愈多的采用經過認證的SIS安全相關係統。
   遠程I/O和分步式I/O：基於電子設備可靠性的提高和通訊技術的進展，為了節約工程建設投資，對未采用現場控製係統FCS的場合，大量應用現場遠程I/O和分步式I/O技術。

   狀態檢修：采用AMS（設備資產管理係統）
，genjuxianjindezhuangtaijianshihezhenduanjishutigongdeshebeizhuangtaixinxi，panduanshebeideyichang
，yuzhishebeideguzhang，jiangshebeiguzhangjianxiufangshitishengweishebeizhuangtaijianxiuzheyixianjinkexuedejianxiuguanlifangshi
，yiyouxiaokefudingqijianxiusuodailaidewenti，tigaoshebeideanquanxinghekeyongxing。

   全IP結構：國際自動化領域正在向全IP結(jie)構(gou)過(guo)渡(du)。一(yi)是(shi)為(wei)了(le)滿(man)足(zu)逐(zhu)漸(jian)增(zeng)多(duo)的(de)數(shu)據(ju)吞(tun)吐(tu)量(liang)
，工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)上(shang)層(ceng)網(wang)采(cai)用(yong)以(yi)以(yi)太(tai)網(wang)為(wei)基(ji)礎(chu)的(de)網(wang)絡(luo)架(jia)構(gou)漸(jian)成(cheng)潮(chao)流(liu)
，如(ru)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)網(wang)絡(luo)聯(lian)盟(meng)IAONA等多個國際組織正在倡導在工控環境下采用以太網；二是在較低的現場總線層也開始製訂基於以太網的現場總線標準，如在 IEc61784 標準中就包括 Ethernet/IP、Profinet


、Interbus
、Vnet/IP、TCnet
、EtherCAT 、Powerlink、Modbus TCP和Sercosm等眾多基於以太網的工業網絡。

結論與展望

   綜上所述，電力過程自動化技術發展的主流趨勢是：檢測控製智能化、測量信息數字化
、控製管理集成化。

   新型的過程自動化控製係統至少應當實現以下功能：信息訪問更加便利，增加自動化程度，減少操作失誤和主、輔機維修量，提高機組或設備可利用率
；采用開放性
、標準化
、流行的硬件／軟件係統／網絡技術
，有效地減少對專用產品的依賴
，減少備品備件數量，盡可能利用廣泛使用的各種先進傳感器技術、通訊技術
、計算機技術和實用的控製方法及策略，降低運行和維護（O&M）成本；降低生產過程的汙染物排放量；縮短機組啟動時間；應當為提高企業的市場競爭力，創造良好的社會和經濟效益而不斷提高性能。

作者簡介：
   男，張晉賓　山西陽城人，教授級高工，主任工程師，從事電廠自動化的設計、谘詢、研究及管理工作。