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
、確que保bao安an全quan等deng目mu的de的de一yi類lei綜zong合he性xing技ji術shu。現xian今jin，我wo國guo發fa電dian廠chang基ji本ben上shang全quan部bu采cai用yong了le分fen散san控kong製zhi係xi統tong或huo可ke編bian程cheng邏luo輯ji控kong製zhi器qi等deng計ji算suan機ji控kong製zhi係xi統tong，係xi統tong裝zhuang備bei水shui平ping大da大da提ti升sheng。但dan仍reng應ying清qing醒xing的de認ren識shi到dao
，我wo國guo目mu前qian的de電dian力li過guo程cheng自zi動dong化hua水shui平ping總zong體ti而er言yan，仍reng落luo後hou於yu國guo際ji先xian進jin水shui平ping。

   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、canshutiaozhenghezhenduandengdutegongneng。jinguanmuqiancunzaiduozhongwuxianjishu
，danjinyoujizhongtebieshiyongyudianliliuchenggongye。zheshiyinweiwuxianxinhaotongguokongjianchuanbodeguocheng
、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 dengxianchangzongxianguojibiaozhundezhujianwanshanduixianchangyibiaozhinenghuaqidaolezhutuizuoyong。yiwangdianchangkongzhicengheguanlicengyijibenshixianleshuzihua，dianchangquanmianshuzihuadepingjingzaiyuxianchangji，erxianchangyibiaodeshuzihuaweigoujianshuzihuadianchangdiandinglejianshijichu。HART、FF及PROFIBUSdengxianchangzongxianyidakailexianchangyibiaoshebeizhinenghuadedamen。zhinenghuahou，xianchangyibiaobujinnenggengjiazhinengdishixianqijianshiheguanliguochengbianliangdegongneng，erqiehaikegengjiayouxiaodizhenduanqizishenjiankangzhuangkuang。xiayibushijiangzhenduangongnengkuozhanzhiyongyouduiyibiaozhoubiandeguochengdezhenduannengli。rucifazhanxiaqu，jikejuyouyucexingzhinenggongneng，tizaojiancechuxitong／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。

   現(xian)在(zai)
，國(guo)外(wai)光(guang)導(dao)纖(xian)維(wei)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)已(yi)進(jin)入(ru)全(quan)麵(mian)商(shang)業(ye)化(hua)應(ying)用(yong)階(jie)段(duan)。光(guang)纖(xian)分(fen)布(bu)式(shi)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)最(zui)大(da)優(you)點(dian)之(zhi)一(yi)，是(shi)能(neng)經(jing)濟(ji)地(di)實(shi)現(xian)對(dui)大(da)量(liang)地(di)點(dian)的(de)溫(wen)度(du)監(jian)視(shi)。目(mu)前(qian)國(guo)外(wai)正(zheng)逐(zhu)漸(jian)將(jiang)它(ta)用(yong)於(yu)對(dui)電(dian)站(zhan)關(guan)鍵(jian)部(bu)件(jian)的(de)溫(wen)度(du)監(jian)視(shi)。如(ru)日(ri)本(ben)Wakamatsu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(le)NOx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、神(shen)經(jing)網(wang)絡(luo)等(deng)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)算(suan)法(fa)。對(dui)比(bi)而(er)言(yan)，計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)在(zai)國(guo)內(nei)電(dian)廠(chang)已(yi)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)
，大(da)大(da)改(gai)觀(guan)了(le)電(dian)廠(chang)自(zi)動(dong)化(hua)麵(mian)貌(mao)，但(dan)是(shi)計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)潛(qian)能(neng)還(hai)沒(mei)有(you)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)出(chu)來(lai)。為(wei)此(ci)，需(xu)借(jie)鑒(jian)國(guo)外(wai)經(jing)驗(yan)，開(kai)發(fa)應(ying)用(yong)效(xiao)益(yi)明(ming)顯(xian)、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），根gen據ju先xian進jin的de狀zhuang態tai監jian視shi和he診zhen斷duan技ji術shu提ti供gong的de設she備bei狀zhuang態tai信xin息xi，判pan斷duan設she備bei的de異yi常chang
，預yu知zhi設she備bei的de故gu障zhang，將jiang設she備bei故gu障zhang檢jian修xiu方fang式shi提ti升sheng為wei設she備bei狀zhuang態tai檢jian修xiu這zhe一yi先xian進jin科ke學xue的de檢jian修xiu管guan理li方fang式shi
，以yi有you效xiao克ke服fu定ding期qi檢jian修xiu所suo帶dai來lai的de問wen題ti，提ti高gao設she備bei的de安an全quan性xing和he可ke用yong性xing。

   全IP結構：國際自動化領域正在向全IPjiegouguodu。yishiweilemanzuzhujianzengduodeshujutuntuliang，gongyekongzhixitongshangcengwangcaiyongyiyitaiwangweijichudewangluojiagoujianchengchaoliu，rugongyezidonghuawangluolianmengIAONA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。