PLC在中小型水電站監控系統中的應用分析

摘 要：隨著時代的發展和社會的進步，特別是科學技術的不斷發展，我國中小型變電站監控系統中開始逐漸的應用PLC，PLC指的是可編程控制器；通過實踐研究表明，將PLC應用到中小型水電站監控系統之中，具有非常大的作用，可以有效的提到水電站的自動化水平，對于電站運行的可靠性也很有幫助。文章簡要分析了PLC在中小型水電站監控系統中的應用，希望可以提供一些有價值的參考意見。

關鍵詞：PLC；水電站；監控系統

眾所周知，我國有著十分豐富的水資源，中小型水電站的數量有很多。在水電站監控系統上，計算機監控系統模式正在逐步的取代以往的常規繼電器控制模式。常規自動控制系統具有很多的弊端，它的構成有著較強的針對性，不同的控制對象在控制系統方面就會存在著較大的差異，如果要改變控制對象的保護種類和控制順序，那么自動控制回路也需要發生改變，這樣在調節性能方面就達不到相關的要求。針對這種情況，就可以在中小型水電站監控系統中應用PLC，從而實現水電站自動化水平提高的目的。

1 水電站監控系統的設計原則

一是在設計的時候需要嚴格遵守無人值班的原則，在實現站內監控的基礎上，還需要保證遠程監控的實現；二是系統要足夠的可靠，并且有著較好的實時性，有著較強的抗干擾能力；三是選用的系統結構最好是開放式的，因為計算機技術發展非常迅速，那么就需要保證選擇的系統配置和設備有著較強的先進性和向后兼容性。四是采用模塊化和結構化來設計軟件，實現系統的可擴性，這樣在以后就可以擴充規模，或者是增加一些功能。

在中小型水電站計算機監控系統配置模式方面，通常可以分為三種，分別是集中式結構、星形網/環網結構和雙機熱備模式。集中式結構指的是指的是兩層之間的網絡結構作為一種實時通訊網絡，是基于現場總線或以太網聯接的。這種結構是在一臺主機上運行所有的監控功能，非常的簡單，可靠性較高，并且造價不高，不需要投入大量的資金。星形網/環網結構模式是采用PLC直接聯接以太網的全開放、分層、分布式結構，這種結構通常適用于那些有著非常復雜的通信協議，并且協議數較多而只有很少通信接口的中小型水電站綜合自動化系統，但是對于監控系統卻有著較高的要求。雙機熱備模式主要會應用在中型水電站，對于監控系統的可靠性有著較高的要求。

2 PLC在監控系統中的應用

PLC的原理：PLC主要用于中小型水電站監控系統中的分站層設備，PLC的作用有很多，比如采集數據、調節控制等等。從廣義的角度上來講，PLC屬于計算機控制系統的范疇，相對于一般的計算機來講，它的接口可以連接工業工程，并且在編程語言方面更加適應于控制的要求。因此，在組成方面，PLC基本類似于計算機控制系統，比如有中央處理器、存貯器、電源等等。

基于PLC的本地層：我國在上個世紀就已經在水電廠生產設備的監控中應用PLC，因為在設計的時候，嚴格的依據了工業使用環境的標準，那么就具有十分多的優勢，比如有著較強的抗干擾能力、有著較高的可靠性以及編程十分的簡單等等，因此，受到了人們的青睞。因為不同的PLC有著不同的設計原理，那么就會有不同產品功能、性能等等。這樣在選擇的時候，就需要嚴格的依據電站各個方面的實際需求來進行，比如應用功能、安全性能、控制規模、系統結構等等。

PLC在本地層的實時數據采集功能：在本地層，PLC主要控制水輪機組、機組輔助控制設備、開關器的斷路器控制等等，本文主要分析的是PLC在監控系統中采集水輪機組的數據，PLC主要采集信號量如下：一是采集和處理模擬量，包括定時采集、越限檢查以及保護措施、采集機組的有功、無功、電流和電壓量等，在保護措施方面，如果PLC在檢查的過程中，發現模擬量超出了預先設定的限值，那么就會采取一些措施來保護被監控的設備；二是采集和處理數字量，它的功能主要有這些，定時采集，檢查狀態，對數據庫進行更新；順序記錄事件和報警；保護措施，如果有事故信號傳輸到LCU，那么就會依據事故信號來采取措施保護被監控的設備。三是采集和處理電度量，利用串口的連接方式來連接智能電度表，采集機組電度量，在LCU屏內安裝這個智能電度表。

PLC的順序控制功能和數據處理：機組PLC有著很多的軟件功能模塊，其中主要的有這些，事故緊急停機、空轉至空載、開機至空轉、空轉至停機備用等等。其中，擁有最高優先級的是緊急停機流程，接下來的是事故停機流程和正常停機流程。在啟動任何一個停機流程的時候，都需要將正在執行的非停機流程退出來，要知道，非停機流程之間不可能同時進行。

PLC基于模糊控制的機組自動電壓調節：模糊控制系統的理論基礎是模糊數學、模糊語言形式的知識表示和模糊邏輯的規則推理，將計算機控制技術應用進去，從而構成了以具有智能性的模糊控制器為核心的閉環結構數字自動控制。電站AVC指的是依據預定的條件和要求來對水電站母線電壓或全廠元功率進行自動的控制。這樣就可以將更多的無功功率提供給系統，既可以不影響到機組的安全運行，又可以實現電廠功率損耗降低的目的。要知道，它的控制質量，將會對整個系統的電壓質量產生直接的影響。那么為了保證系統擁有良好的運行電壓，就需要保證系統具有足夠的無功電源，因為系統的負荷以及網絡都需要無功功率，同時，這些無功電源還可以有效地補償無功功率的損耗。又因為系統的主要無功電源就是發電機，那么電站的AVC控制就顯得愈加重要。PLC基于模糊控制是以語言規則的形式來描述和歸納人的控制經驗或者專家知識，然后利用模糊集理論來進行推斷判決，然后由計算機實現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學模型。人們積累了發電勵磁控制器的大量經驗，可以采用模糊理論來描述這些經驗，然后通過模糊推理和判決，就可以在線調整發電機勵磁控制器參數。

3 結束語

可編程控制器已經在工業生產的各個領域得到了廣泛的應用，并且取得了不錯的成效。通過本文的分析可以看出，在中小型水電站監控系統中合理的應用PLC，可以保證電站運行的安全可靠性，并且對于電站自動化水平的提高，也很有幫助。本文簡要分析了PLC在中小型水電站監控系統中的應用，希望可以提供一些有價值的參考意見。

參考文獻

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