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基于PLC的智能电网集中监控系统设计

更新时间:2009-03-28

随着人们生活水平的日益提高,对电力的要求也越来越多。众所周知,电力生产的传统特点是发电、供电、用电的同步完成[1-2],电能流通监控和合理计算是非常重要的。传统单户安装的电表抄表不方便,存在偷电漏电的可能性,而集中安装电表是目前使用较为广泛的方式[3-4],但是这种方式支线较长,接线较多,抄表工作量也大,总线损坏也容易集中在底层。

随着各国政府对环境监测力度的不断加大,对环境修复标准的不断提高,石油工业活动中污染土壤的修复技术已有了相当大的进步。石油工业活动中污染土壤修复技术分为物理修复、生物修复、化学修复3大类,又因修复位置不同分为原位修复和异位修复[2]。其中,相对于物理修复技术和化学修复技术,生物修复技术因植物微生物易获得、修复流程少、环保,在修复石油生产运输中造成的污染土壤时,被广泛应用。在石油工业活动污染土壤的修复中,异位修复因需挖掘和运输污染土壤从而产生高额的操作费用,而原位修复技术因无需运输污染土壤、操作简便、成本低,越来越受到青睐。

20世纪初期,机械感应式电表得到了较快发展,该电表体积小,工作性能较好,维修方便,成本较低,但是存在准确度低、功能较为单一的缺点[5-8]。随着电子技术的发展,电子式电表在国外取得了较快的发展,在欧美国家电子式电表已经得到广泛的使用,我国上海约70%的居民使用了电子式电表。

汉语中的多音字‘炸’有两种读音。[zhà]表示破裂、爆炸;而[zhá]则表示把食材浸入热油中使之成熟。从读法来看没有歧义,但单看书面写法则存在歧义现象。

1 智能电网集中监控系统的发展情况

随着智能电网的发展,智能电表也应运而生。目前,国内使用的电表从结构上分为机械式、机电一体式和全电子式。使用电子式的智能电表不仅可以节省劳动力,将劳动力解放出来,还可以通过网络远程监控用电情况,采用智能电表进行准确的计量和监控,并根据不同的情况进行实时调控,这是未来国家电网集中监控的发展趋势[9-10]

针对上述影响,使用精密全波整流就能较好地解决问题。精密全波整流后电流信号转为直流信号,经过数模转换可以随时提供调取,并在人机界面显示数值,还可以通过主控模块计算有效功率,智能电网集中监控系统模块流程见图3。

2 智能电网集中监控系统的设计

当电压低于门槛电压时,电路会失去整流作用;当电压值大于门槛电压时,电路会出现非线性误差。

点对点的雷达业务传输方式,雷达通过不时地向空中发送检测数据,将收集到的数据发送到雷达数据处理机,再通过雷达数据接收机将同步数据通同步数据端口发送至FA16-T设备 ,FA16-T设备在TCP/IP网络进行同步透明传输,发送至远端FA16-T设备,再传送至雷达自动化系统,最后由管制人员在终端上监控雷达数据。

  

图1 智能电网集中监控系统硬件连接图

2.1 回路控制器

人机界面采用PLC-Config软件对可视功能模块进行编程,使系统具备模块化编程环境,让监视系统变得更便捷。在软件程序下新建工程,选择通信设备,设置基本参数,导入监控模块的零点满意度,并根据实际情况设置工程校准值,再根据需求设置通道功能,最终实现对数据的实时监视。

2.2 信息采集器

在智能电网集中监控系统中,需要将测量数据按比例缩小转换,使用电压和电流互感器进行采集,以防止电路的干扰,保持电路的稳定运行。电压互感器的容量较小,将高电压转为低电压,表示高压量值的变化情况;电流互感器与变压器原理相同,电流互感器二次侧不能短路,否则会造成电流过大,导致设备损坏和人员伤亡。

智能电网集中监控系统的回路控制器用于管理电网的通断控制,信息采集器用于采集用户的电流电压数据信息,保证用户的用电稳定性,电力监控模块用于将交流信号转化为PLC可接收的数字信号,通过PLC主控模块进行计算分析后可以储存,以供调用。PLC主控机组经以太网连入,通过EPA(Ethernet for Plant Automation)协议进行传输,智能电网集中监控系统硬件连接见图1。

2.3 电力监控模块

电力监控模块是智能电网集中监控系统管理的核心模块,主要由电流互感器输出的电流信号经过采样后进行放大处理,去除高频干扰。放大器运算基本电路见图2。

  

图2 放大器运算基本电路图

以可编程逻辑控制器 (Programmable Logic Controller,PLC)为主控模块,在主控模块下设置最高144个采集点,多个主控模块可以实现网络控制,通过以太网连接电网进行实际用电情况数据交互,不用人工现场操作就能实现现场数据的统计、控制与管理。智能电网集中监控系统可以对电流电压实时采集,用PLC主控模块进行数据分析处理,并对回路控制、采集设备、监控模块、PLC主控模块和人机界面等进行了系统设计。

智能电网将住宅中的家电设施通过传感器进行融合,从而变成智能化的住宅,管理者可以通过网络进行监控,这样的融合既节约了能源,又可以将再生资源和绿色能源输入到电网进行智能控制,这就对智能电表提出了更高的要求。

  

图3 智能电网集中监控系统模块流程图

2.4 PLC主控模块

PLC主控模块主要完成电压电流信号的采集、相位信息的采集,当有模拟信号进入输入端时,将电压值滤波后放大进行转换计算,并将转换好的电压值存在闪存中。当操作人员需要监视现场用电情况时,可通过主控模块将返回的数据显示在人机界面上。相位采集功能是将输入的电压电平变化后,与方波信号进行比较,记录电流信号方波上沿到来前后的时间差,方波信号相移差φ=t/T×360°,功率因数 cosφ=cos (t/T×360°),有效功率 P=UI×cosφ。有效功率是衡量用电设备效率高低的重要参数,功率越高,说明系统运行越有效率。另外,PLC主控模块还需要配合固态继电器实现回路通断功能。

PLC主控模块采用EDC8000控制器,具备以太网和串行通信两种方式,配合单板电子监控模块,并与其他多块电子监控模块兼容,操作较为简单,易于上手。EDC8000是一个具备可挂接12块调理模块的网络化可编程逻辑控制器。PLC主模块与电力监控模块一起固定在电柜之中,EDC8000控制器连接电源和以太网后,应将V+端与COM端短接。

2.5 人机界面

回路控制器具备回路通断控制功能,采用具有隔离功能的无触点电子开关,当出现超额情况时,可以由控制中心进行断电操作。固态继电器承担断电的工作,其功耗低、隔离度高、操作较为方便,具有一定的防腐防爆能力,被广泛应用于电机控制、计算机外围设备、仪表信号等领域。固态继电器有4个端口,其中包括2个输入控制端和2个输出受控端,输出受控端的通断状态决定了固态继电器是常闭型还是常开型。固态继电器电流的型号需要根据电流等级、电压等级、散热片配置、负载大小、电流过流保护和相数情况进行选择。

扑火队实行半专业化管理,保证队伍人员相对稳定,平时要自觉遵纪守法常备常练。在森林防火期(每年9月15日至次年4月30日),队员必须整装待命;森林高火险预警期,实行24h值班和领导带班制度,严格执行火警火灾零报告制度,确保信息畅通。明确要求所有扑火队伍人员在禁火期值班期间不得随意请假,切实有急事需请假者,由当班人员找人替岗,并经带班领导审批方可请假。接到扑火指令后,队员应积极配合,半小时内集合完毕,自行携带扑火机具等装备,赶往火场,积极参战,做到火灾全部扑灭,接到撤退指令后方可撤离。扑火队员在国有林场出现火情时归场森林防火指挥部办公室统一指挥下运作。

第三是多层互动评价。首先,组织学生现场观看各小组处理旅游者投诉过程,学生通过现场观看各组处理投诉的方法及程序后,完成对各小组现场处理方法的评价,并进行自评、互评,将评价结果上传APP平台;其次,邀请各行业专家以第二教师身份在APP平台上了解各组学生处理投诉的全过程,并实现在线点评,同学们在听取行业专家及教师的意见和讲解,对问题的处理方法及技巧进行改进后,将修改结果再次上传平台。教师同时还请出得分最高的同学分享本次课学习体会。最后,教师依据典型性错误进行共性讲解,提出优化方法。

3 系统运行测试情况

智能电网集中监控系统搭建完毕后,需对系统的可靠性和准确性进行测试,将测试实际用电情况与系统监控采集的数据进行对比。第63页表1为电功率数据。由表1可知,电功率的监测值与真实值相近,误差保持在允许范围内。

 

表1 电功率测试数据 (W)

  

表2为系统监测的相位差比较,由表2可知,监测的相位差与实际相位差相近,对检测结果影响较小。

 

表2 相位差比较 (°)

  

4 结束语

基于PLC的智能电网集中监控系统主要包括回路控制器、信息采集器、电力控制模块、PLC主控模块、人机界面5个部分,通过PLC主控模块和电力控制模块的配合使用,实现了系统对电流电压值的远程监控,并可以通过固态继电器进行通断控制。采用互感器对电流电压进行采集,可以提高采集的准确度,同时杜绝了非法用电的现象,节约了劳动成本,方便操作人员监控。

参考文献:

[1]李兵尚,王辉,范作娥.智能电网的远程监控系统设计[J].软件,2017,38(10):182-184.

[2]胡建华,楼建勇.基于PLC的校园智能电网系统设计与实现[J].信息与电脑(理论版),2017(12):123-124.

[3]王玉萍,曾毅.基于小型PLC的电网智能监测DCS控制器设计[J].电网与清洁能源,2016,32(12):51-56.

[4]向敏,黄盛刚,田力,等.基于IPv6的多接入智能电网网关设计[J].中国电力,2016,49(5):123-128.

[5]宋国杰.智能电网中的PLC控制系统[J].农村电气化,2015(11):45-46.

[6]郑伟胜.基于PLC的船舶电站监控系统研究[J].舰船科学技术,2015,37(2):148-151.

[7]郭威娜,孟锦,杨晓旺.基于GPRS和PLC的企业电网监控系统设计[J].河北冶金,2011(11):53-55.

[8]姚亦娟.基于小电流检测的PLC学校电网管理控制系统设计[J].工业仪表与自动化装置,2011(2):56-58.

[9]王天华,张淼.基于PLC的在线电网监控系统[J].广东技术师范学院学报,2004(4):54-56.

[10]蔺华春,姜应战,李丹妮,等.基于PLC的应急电站自动控制系统设计[J].青岛大学学报(工程技术版),2003(2):55-57.

 
梅奕,钱声强
《科技创新与生产力》2018年第04期文献
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