PLC技术在水电站控制系统中的应用

1、    plc技术在水电站控制系统中的应用    周豪摘 要：众所周知，控制系统是水电站的重要组成部分。在现代化水电站运行方面，需要从不适宜的传统手动控制方法中走出来，建立先进性较强、可靠性较强及便捷性较强的控制系统，这是目前我国水电站最为主要的目标。本文先分析了plc技术的原理及水电站控制系统的架构，然后提出了plc技术的具体性设计流程，旨在为相关工作的顺利推进提供有效参考。关键词：plc技术；水电站；控制系统；应用电力系统的运行过程较为复杂，包含着发电、输电、变电、配电及用电。而电力生产的最大的特征则是电能无法得以储存，普遍情况下电力都会处于平衡的状

2、态中，而用电与此不同，会随时处于变化之中，所以电力也需要具有随时变化的能力，这是保持电网频率的有效方式，如此状态下绝不会对用电造成任何的危害。水电是电力系统稳定运行的最佳调节手段，具有调峰、调频及平衡发电的作用。将plc技术和微机继电保护技术进行结合，是保证水电站控制系统稳定运行的基础保证，当然也是提升经济效益的最佳方式。一、plc技术概述plc技术和传统的技术有较大的区别，它是以微处理器为核心的数字运算操作电子系统装置，设计的出发点是工业现场。利用的存储器具有较强的编辑性，其存储执行、运算、控制及算术运算等各种操作指令都需要在存储器的内部进行，生产过程需要借助数字输入、输出接口等来控制与进行

3、，具有的功能也非常多样，如逻辑控制、输出控制、通信联网等等。plc及相关外围设备的设计中，始终需要坚持一个基本原则，即易于与工业控制系统形成一個整体及拓展其功能。现在水电站控制系统中较为常用的一种中型plc系统是siemens s7-300系列plc。它具有的优势是：高性价比、高电磁兼容性、超强抗冲性，并且适应性较强，近些年在电力、能源、汽车、纺织等各行各业中的应用十分广泛，能实现监测和控制的目的。最为关键的一点是能最大限度满足中等性能的使用要求，比如各单独模块可以根据实际的需求进行合理的组合与扩展。同时，具有易掌握的特征，能最大限度节省成本，是非常受欢迎的一种型号。二、具体架构分析水电站控制

4、系统的具体架构，可以采取控制系统结构分主控级和现地控制级两层，其方式是上位机数据库和集中控制计算机数据库两种，这样能及时将数据量进行分散，并对监视、操作、数据采集及命令执行过程进行分散。网络结构可以采取冗余的光前环网，通讯规约可以采取tcp/ip，同时其传输速率不能少于100mbps。借助水电站控制系统能对站内的主要机电设备进行合理控制，并对其运行情况进行全面性的监视。相关控制系统可以借助光纤主通信通道与省调通信，提供其需要的电站信息和接收省调的控制命令。三、具体应用分析1、水电站主控级第一，数据采集和处理方面。采集数据需要以周期性的进程推进，采取的主要信息是各lcu收集的实时数据，以实现数据

5、库的实时更新目的。并保持运行时的数据及历史数据，确保数据处于连续性的状态中。对各lcu收集到的实时数据要及时分析与处理，及时将其传送至调度中心的计算机监控系统中。第二，实时监控状态。这里所指的监控状态实质上就是指状态的实时变化情况，并且分为两种类型：自动状态变化及受控状态变化。此两种状态出现任何变化时，都需要进行及时的记录、显示与打印，对其进行合理区分。其中的开关事故变位，对事故的处理会提出指导性建议，并且里面的画面会进行闪烁与变色，能将事故追忆记录及时打印出来。除了上述两点的应用外，还被普遍运用到趋势分析及越限监视、过程监视及报警记录等几方面，对于水电站控制系统的正常运行都有较大的影响。2、

6、水电站现地控制级此种控制级能对各监控对象发挥出极好的监控作用，各lcu的cpu能及时对自身进行合理的lcu管理。现地控制单元具有极强的独立运行能力，即使没有主控机的控制与引导，也能在进行及时对监控范围内的设备进行采集数据，并在处理、分析的基础上，对设定值及各设备工况进行修改与调节转换，它具有的纠错与容错能力是无可比拟的，能以最佳的方式将监控范围中的完整数据进行展示。其具体构成如下图：3、自动发电控制自动发电控制存在的目的，就是对电站的频率、高压线的输送功率进行科学、及时的控制。而在自动发电控制过程中，需要坚持一个基本标准，即调度中心下达的发电功率等要求，用固定原则先确定好需要几台运行机组，之后

7、将具体要求发送过去，最后借助机组的组合方式和机组间最佳有功率分配，实现电站机组出力的闭环调节目的。4、自动电压控制对机组间的无功功率需要进行合理性的分配，利用机组控制单元中的调节机组成励磁，实现对电力范围的最佳维持目的。定期对电压给定值与测量值进行比较性分析，以两者之间的偏差为基础，对电站无功功率所需要的目标值进行pi调节计算。与此同时也发现了一个问题，无功率目标值和pi调节计算所得的积分项，都会受并网机组无功负荷能力的影响。所以无功功率目标值的确定还需要由联合调节机组间进行分配，这样才能精准的计算出无功功率的目标值。当无功功率目标值和测量值比较中出现偏差时，需利用pi调节计算出机端电压给定值，最终将之传送到lcu环节进行执行。【总结】综上所述，将plc技术应用到水电站控制系统中，完美的将plc技术与继电保护技术结合了起来，所以技术方案的设计与执行性较高。不仅促进了水电站自动化水平的提升，也会促使水电站运行效率的不断提升，非