plc在水電站綜合自動化中的應(yīng)用

1、<p>　　PLC在水電站綜合自動化中的應(yīng)用</p><p>　　【摘要】隨著當(dāng)今社會科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，水電站的綜合自動化對于水電站的開發(fā)和發(fā)展具有極其重要的意義。水電站綜合自動化系統(tǒng)在水電站中得到了廣泛的應(yīng)用，本文主要闡述了有關(guān)PLC在水水電站綜合自動化中應(yīng)用的一些列問題。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】PLC，水電站，綜合自動化，應(yīng)用 </p><p&

2、gt;　　中圖分類號：F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　一.前言 </b></p><p>　　隨著社會的快速發(fā)展以及科技的不斷進(jìn)步，大大促進(jìn)了各類軟硬件技術(shù)的發(fā)展，使得PLC控制系統(tǒng)的編程過程越來越簡單化、越來越靈活化，可靠性與抗干擾能力不斷增強(qiáng)。而隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，推動了現(xiàn)代化水電站的發(fā)展步伐。怎樣在水水電站中充分運(yùn)用PLC技術(shù)已經(jīng)成為了

3、相關(guān)人員現(xiàn)階段所關(guān)注的焦點話題。 </p><p>　　二.水電站綜合自動化系統(tǒng)的作用 </p><p>　　水電站綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，使水電站運(yùn)行實現(xiàn)自動化，運(yùn)行人員對設(shè)備的操作工作量大大減少，減輕了運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度，減少了水電站的運(yùn)行人員數(shù)量，使水電站實現(xiàn)了少人值守（目前實現(xiàn)無人值守的條件嘗未成熟），降低了運(yùn)行費(fèi)用及發(fā)電成本。同時，使水電站實現(xiàn)了優(yōu)化運(yùn)行的功能，最大限度地利用水

4、能，給水電站帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　水電站綜合自動化系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確而迅速地反映水電站各設(shè)備正常運(yùn)行的狀態(tài)及參數(shù)，還能及時反映水電站設(shè)備的不正常狀態(tài)及事故情況，自動實施安全處理。水電站的自動控制減少了運(yùn)行人員直接操作的步驟，從而大大降低了發(fā)生誤操作的可能性，避免運(yùn)行人員在處理事故的緊要關(guān)頭，發(fā)生誤操作，保證了水電站設(shè)備運(yùn)行的可靠性，從而也保證了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。在設(shè)備可靠運(yùn)行的情況下，綜合自動化

5、系統(tǒng)能自動控制發(fā)電機(jī)組的頻率和電壓，保障水電站發(fā)出電能的質(zhì)量。 </p><p>　　在原常規(guī)水電站的設(shè)計中，電氣設(shè)計工作非常繁瑣，訂貨時要提供原理圖、布置圖，還要進(jìn)行大量繼電器的選型。而自動控制設(shè)備集成后，設(shè)計人員只要提供一次主接線圖和保護(hù)配置及自動化要求即可，故能以選型的方法代替電氣二次設(shè)計，減少了大量工作量，極大地提高了設(shè)計工作的質(zhì)量和效率。 </p><p>　　水電站綜合自動

6、化系統(tǒng)具有提高工作的可靠性、提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、保證電能質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率、改善勞動條件等重要作用。 </p><p>　　三.PLC技術(shù)在水電站綜合自動化中的應(yīng)用 </p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展與進(jìn)步，PLC已經(jīng)將計算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)以及通信技術(shù)這三方間進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，給水電站自動化提供了有利的條件。實際設(shè)計時，只要按照順序控制器公式以及元件節(jié)拍表，就可繪畫出各種控

7、制器的部分梯圖，如果設(shè)計過程中發(fā)生了問題，應(yīng)采用模擬仿真形式做相關(guān)的檢查，這樣就能夠很好的對其進(jìn)行維修。目前，PLC技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的市場發(fā)展前景。 </p><p>　　1.自動控制模塊 </p><p>　?。?）可以接收主站機(jī)設(shè)備與觸摸屏發(fā)來的控制命令來完成水輪發(fā)電機(jī)組各種機(jī)組工況的轉(zhuǎn)換，事故停機(jī)，緊急停機(jī)，機(jī)組出口斷路器和機(jī)組輔助設(shè)備的控制，機(jī)組有功功率、無功功率

8、調(diào)節(jié)。 </p><p>　　正常開機(jī)方向流程：接受命令后，判斷機(jī)組在停機(jī)態(tài)并且開機(jī)條件正常發(fā)開冷卻水命令，延時判斷冷卻水正常后開啟主閥，主閥開啟后發(fā)調(diào)速器開機(jī)令然后延時等待機(jī)組轉(zhuǎn)速上升至95%額定轉(zhuǎn)速進(jìn)入空轉(zhuǎn)態(tài)，當(dāng)判斷以轉(zhuǎn)速信號以后合滅磁開關(guān)發(fā)勵磁裝置開機(jī)令，延時等待發(fā)電機(jī)出口電壓上升至85%額定電壓后機(jī)組進(jìn)入空載態(tài)，判斷同期條件滿足后給同期裝置發(fā)啟動同期令，當(dāng)判斷機(jī)組出口斷路器合上以后機(jī)組狀態(tài)進(jìn)入發(fā)電態(tài)流程成

9、功。 </p><p>　　正常停機(jī)方向流程：接受命令后，判斷機(jī)組在發(fā)電態(tài)即開始卸負(fù)荷至機(jī)組額定有無功出力的5%然后發(fā)跳發(fā)電機(jī)出口斷路器命令，當(dāng)判斷發(fā)電機(jī)出口斷路器斷開后機(jī)組進(jìn)入空載態(tài)發(fā)勵磁停機(jī)令，延時判斷機(jī)組出口電壓小于額定電壓的10%機(jī)組進(jìn)入空轉(zhuǎn)態(tài)，發(fā)調(diào)速器停機(jī)令延時等待機(jī)組轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速的35%時發(fā)剎車投入命令，直到機(jī)組轉(zhuǎn)速為0后延時20秒退發(fā)退出剎車令機(jī)組進(jìn)入停機(jī)態(tài)，此時退出冷卻水。 </p&g

10、t;<p>　　當(dāng)在上述流程中任何時候條件不滿足的情況下PLC流程退出并發(fā)報警信號。 </p><p>　?。?）在控制模塊中加入控制閉鎖功能主要如下 </p><p>　　LCU遙控/現(xiàn)地控制方式由切換按鈕互鎖；有關(guān)模件故障或測點退出時，LCU將自動禁止相應(yīng)的控制操作；LCU檢查控制流程每一步操作相關(guān)的閉鎖條件，符合要求時才進(jìn)行操作；控制過程受阻時，將給出受阻原因；事故停機(jī)

11、操作命令優(yōu)先級高于正常開停機(jī)操作；機(jī)械及電氣保護(hù)動作引起的事故停機(jī)操作，不受控制方式的約束；采取必要的邏輯判斷以減少誤啟動事故停機(jī)的可能性；負(fù)荷調(diào)節(jié)采取了一系列的限制與保護(hù)措施，如功率限值保護(hù)、電壓保護(hù)、電流保護(hù)等，保證調(diào)節(jié)的可靠和機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 </p><p><b>　　2.現(xiàn)地控制級 </b></p><p>　　首先，機(jī)組LCU涵蓋溫度巡檢裝置、電量

12、及非電量采集單元、PLC自動化裝置等；溫度巡檢裝置主要作用是對全場機(jī)組導(dǎo)軸承以及發(fā)電機(jī)定子溫度進(jìn)行監(jiān)測；電氣量采集單元主要作用是及時有效監(jiān)測和記錄下全廠各機(jī)組和線路的三相電壓、三相電流、功率因素、有功電能、無功電能等情況，并送至工控主機(jī)，同時，進(jìn)行微機(jī)自動準(zhǔn)同期裝置的安裝，以確保全場各機(jī)組間能夠?qū)崿F(xiàn)同期并網(wǎng)。非電量采集單元的主要作用是及時監(jiān)測冷卻水壓力、調(diào)速器油壓等。機(jī)組LCU單元的作用是完成輔助設(shè)備的自動化控制操作。其次，公共LCU涵

13、蓋了線路單元、廠用變單元等諸多單元的信號采集與控制工作。 </p><p><b>　　3.上位機(jī)系統(tǒng) </b></p><p>　　中控室微機(jī)主要是詳細(xì)認(rèn)真的分析和處理水電站的數(shù)據(jù)，實時更新數(shù)據(jù)，定期的記錄下運(yùn)行數(shù)據(jù)；所有記錄的文件都應(yīng)放到服務(wù)器中進(jìn)行儲存；向控制器發(fā)出相關(guān)的操作指令，及時調(diào)節(jié)和控制機(jī)組的啟動、停機(jī)。在控制室中，可通過鼠標(biāo)向各現(xiàn)地控制單元PLC發(fā)

14、出各種指令，或者對諸多的運(yùn)行數(shù)據(jù)、歷史文件等進(jìn)行查詢。實時運(yùn)行數(shù)據(jù)主要以分頁顯示方法為主，根據(jù)實際需求對歷史文件查看、調(diào)用。通過菜單方式，提示操作工作者選擇要查看或者打印的內(nèi)容。在控制水電站發(fā)電機(jī)組時，可采用立即鼠標(biāo)控制、計劃指令控制這兩種方法。發(fā)電機(jī)組應(yīng)根據(jù)事先確立的程序進(jìn)行開停機(jī)操作，并且也可由運(yùn)行工作者用鼠標(biāo)加以及時控制。 </p><p><b>　　4.通信模塊 </b><

15、/p><p>　?。?）PLC通過網(wǎng)絡(luò)與主站級設(shè)備進(jìn)行通信，向主站級發(fā)送數(shù)據(jù)采集和事件信息，接受其下行的控制命令并將執(zhí)行結(jié)果回送主站級。 </p><p>　?。?）PLC與各種現(xiàn)地智能設(shè)備的通信。機(jī)組LCU可以與交流采樣裝置、調(diào)速器、勵磁裝置、保護(hù)裝置等通過串口進(jìn)行通信將各現(xiàn)地設(shè)備信息經(jīng)過處理上送到主站級設(shè)備。 </p><p>　　5.故障、事故處理模塊 &l

16、t;/p><p>　　PLC程序中故障事故處理模塊將實時采集到故障信息迅速處理形成報警記錄上送到主按級設(shè)備提醒值班人員做相應(yīng)處理。 </p><p>　　PLC直接對采集到的重大事故信息迅速響應(yīng)和處理，進(jìn)行事故緊急停機(jī)流程直接動作于緊急停機(jī)電磁閥和機(jī)組出口斷路器跳閘然后轉(zhuǎn)入機(jī)組正常停機(jī)流程。 </p><p>　　LCU的機(jī)柜上配有緊急停機(jī)按鈕，直接作用于緊急停機(jī)電磁

17、閥和機(jī)組出口斷路器跳閘回路，作為現(xiàn)場緊急停機(jī)的備用手段，即使LCU完全失去作用，也能保證機(jī)組安全解列停機(jī)。 </p><p>　　6.PLC基于模糊控制的機(jī)組自動電壓調(diào)節(jié) </p><p>　　模糊控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是模糊數(shù)學(xué)、模糊語言形式的知識表示和模糊邏輯的規(guī)則推理，將計算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用進(jìn)去，從而構(gòu)成了以具有智能性的模糊控制器為核心的閉環(huán)結(jié)構(gòu)數(shù)字自動控制。電站AVC指的是依據(jù)預(yù)定的條

18、件和要求來對水電站母線電壓或全廠元功率進(jìn)行自動的控制。這樣就可以將更多的無功功率提供給系統(tǒng)，既可以不影響到機(jī)組的安全運(yùn)行，又可以實現(xiàn)電廠功率損耗降低的目的。要知道，它的控制質(zhì)量，將會對整個系統(tǒng)的電壓質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。那么為了保證系統(tǒng)擁有良好的運(yùn)行電壓，就需要保證系統(tǒng)具有足夠的無功電源，因為系統(tǒng)的負(fù)荷以及網(wǎng)絡(luò)都需要無功功率，同時，這些無功電源還可以有效地補(bǔ)償無功功率的損耗。又因為系統(tǒng)的主要無功電源就是發(fā)電機(jī)，那么電站的AVC控制就顯得愈

19、加重要。PLC基于模糊控制是以語言規(guī)則的形式來描述和歸納人的控制經(jīng)驗或者專家知識，然后利用模糊集理論來進(jìn)行推斷判決，然后由計算機(jī)實現(xiàn)的一種人工智能控制方法。它不需要對控制對象建立精確的數(shù)學(xué)模型。人們積累了發(fā)電勵磁控制器的大量經(jīng)驗，可以采用模糊理論來描述這些經(jīng)驗，然后通過模糊推理和判決，就可以在線調(diào)整發(fā)電機(jī)勵磁控制器參數(shù)。 </p><p><b>　　四.結(jié)束語 </b></p>

20、;<p>　　隨著PLC自身的技術(shù)發(fā)展PLC在水電站方面的應(yīng)該也將更專業(yè)化，簡單化，應(yīng)用前景更加廣闊。同時也為水電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了保障。為電站保證電站運(yùn)行的安全可靠性，并且對于電站自動化水平的提高，也很有幫助。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]黃干將.PLC 在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展[J].價

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