智能電力調壓器中PLC控制技術的應用分析

摘要：簡要概括了智能電力調壓器的主要工作原理和特點，分析了PLC控制技術在智能電力調壓器硬件以及軟件設計中的運用情況。在智能電力調壓器中通過應用PLC控制技術能夠自動檢測和調節電壓，提高了調壓速度，簡化了操作，而且在電壓調整的過程中并不會出現沖擊現象，上位機發揮了實時監控功能，極大地促進了變配電站的改造和管理。

關鍵詞：智能電力調壓器；PLC控制技術；運用情況

作者簡介：陳瑞芝（1984-），女，廣東澄海人，廣東省國防科技高級技工學校，助理講師，技師。（廣東 廣州 510515）

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0205-02

在對電能質量進行衡量時，電壓是對其產生影響的一個重要指標，而在對電壓進行衡量的過程中，則需要通過對電壓的偏差、波動、波形以及三相對稱性等進行衡量，其中最重要的一個衡量指標則為電壓偏差。為了確保電壓的質量，一般情況下會適當的調節電壓。而目前使用最多也是最有效的一種調節電壓的方法則為對電力變壓器分接開關進行調整。本文主要結合采用PLC與微機技術，通過設計并分析智能電力調壓器，最終實現了快速對電壓進行調節的目的，并在調節過程中避免了沖擊現象。

一、智能電力調壓器的主要工作原理和特點

1.主要工作原理

智能電力調壓器主要包括主機部分和輔機部分。其中主機的主要構成部分包括主、副電容以及調壓變壓器，實現了智能電力調壓器能夠進行無功補償并自動調整電壓的目的。[1]輔機部分的主要構成部分包括智能控制單元（1個）和執行調整單元（3個）。其中智能控制單元主要功能是發送控制指令，由執行調整單元通過無線的方式接收指令，最終實現對線路電壓進行實時調整的目的。而由于智能電力調壓器的核心組成部分為智能控制單元，因此裝置的自動化水平、智能化水平以及調節電壓過程中精度大小等都取決于該部分。智能控制單元需要對饋線電壓進行精確檢測，然后生成指令并將指令傳送到控制單元調節分接開關處，以確保饋線電壓能夠達到設計規定值。智能控制單元的主要作用包括以下幾方面：一是對饋線電壓進行實時的監測和控制，一旦線路電壓發生偏離現象，需要及時將其調整到預定值；二是對線路輸出負荷電流進行實時的監測和控制；三是在發生欠壓問題、過流現象以及超溫問題時要求其能夠發揮良好的保護作用。

2.主要特點

智能電力調壓器主要包括下述幾個特點：

（1）具有一機雙功能的特點。該裝置不僅可以實現無功補償，還可以對電壓進行調整。而在對電壓調整的過程中，也可以在一定程度上補償電網無功，進一步提高了功率因數，防止了線路損壞。另外，智能電力調壓器在提高電網的負載能力方面也起著重要作用，可以確保供電的電壓質量；該裝置還具有監測電網三相電壓以及電流的重要功能。

（2）智能電力調壓器的結構組成更加合理，在大量節約能源的同時起到了一定的環保效果。結構合理主要是因為其采用了分級絕緣，提高了裝置的耐壓等級；而智能控制單元在和執行調整單元進行數據傳輸的過程中則通過采用電壓隔離的措施，實現了無油化傳遞；另外，電壓以及電流等測量元件全部都安裝在了該裝置的內部，不再需要設置電壓互感器以及電流互感器等，提高了裝置運行的穩定性和可靠性，而且在安裝的過程中操作也較為簡單。[2]

（3）智能電力調壓器實現了對電壓的智能化調整，可以按照用戶設定的門限對分接開關的檔位進行自動測量，檢測出檔位不準確的情況可以自動調整，進一步確保了電網的穩定運行。

（4）在運行過程中不需要再繼續維護調壓開關。這主要是因為將調壓變壓器和無功補償電容器串聯在了一起，在調整電壓時如果發生短路問題，電流的數值不會很大，對運行造成的影響較小。

（5）具有裝置保護智能化的特點。能夠對線路負荷情況以及變壓器溫度的實際變化情況進行實時檢測，一旦發現異常現象可以自動退出調壓狀態，在裝置恢復正常以后再自動投入運行。

（6）具有實時測量以及記錄功能。每次調壓的前后，智能控制單元都能夠對線路的電壓、電流以及電壓調整的次數等各項參數信息進行準確記錄。

（7）數據傳輸具有高效性。該裝置具有無線通訊結構，能夠在設備運行現場對運行數據進行現場抄讀，并隨時對調壓的間隔時間以及門限等進行調節，操作更加簡單便捷。由此可見，智能電力調壓器由于性價比高、可靠性良好、安全性較高等優點，將會廣泛的應用于農村電網中，進一步減少了農村電壓發生的電壓偏差問題。

二、PLC控制技術在智能電力調壓器硬件設計過程中的運用情況

根據智能電力調壓器具有的各項功能以及各種參數指標，可以得到其硬件結構如圖1所示。

1.微控制器基本系統的設置

微控制器基本系統主要采用了工業控制機（IPC），選擇了型號為All2In2One的CPU卡，該卡的內存為256MB，而且是兩串一并接口，另外還使用了PCI2S3兼容的圖形加速芯片，顯卡的大小在1～2MB之間。此外，為了提高系統運行的可靠性，采用了低功耗器件，降低了電流值。

2.輸入通道的設置

在設置輸入通道的過程中，將輸入信號確定為電壓以及電流互感器的二次信號，經過信號調理之后需要將其進行轉換，通過ADC送入到微控制器MCU。其中信號條例電路主要選擇了電流、電壓互感器以及三級運放。其中電流、電壓互感器可以把較大的電壓和電流有效的轉換為小電壓、小電流，而且轉換精確度較高，具有良好的線性；而三級運放則能夠放大電流和電壓的轉換以及整流。

3.PLC控制單元的設置

在該智能電力調壓器的硬件設置過程中，主要選擇了型號為松下系列FP1的PLC，其程序的總容量能夠達到5000步，操作指令較為簡單，各項功能較為齊全，而且還使用了RS2485雙絞線，實際傳輸速率能夠達到100b/s，最多可以在1200m的范圍內將32臺PLC全部聯網，并利用上位機對其進行實時監控。另外，該型號的PLC具有非常優越的監控能力，能夠對梯形圖以及動態時序等進行實時監控，以確保調壓監控能夠順利完成。

4.輸出通道的設置

輸出通道主要采用了邏輯輸出的方法，而且為了通過最小切換電壓以及交越電流來實現穩步調壓的目的，要求過零觸發，同時設置了無觸電電子開關。

三、PLC控制技術在智能電力調壓器軟件設計過程中的運用情況

1.程序的具體運行過程

在智能電力調壓器接通電源并開始運行之后，需要做好初始化以及自檢工作，通過自檢后要準確判斷智能電力調壓器處于運行狀態還是設定狀態。如果處于設定狀態，則可以利用鍵盤來設定相關的參數，點擊進入鍵，選中設定菜單，選擇需要對設定參數進行改變的具體位置，然后利用上鍵以及下鍵來調整數值。[3]而如果處于運行狀態，則需要開展采樣工作，對數字進行濾波和處理，之后選擇合理的調壓方式：

（1）如果處于自動調壓的位置，要通過執行相應的程序對電壓是否在規定范圍內進行判斷。如果在規定范圍內，則電壓滿足裝置的運行要求，不需要調壓直接可以進入顯示程序。如果電壓超出了上限范圍應該適當降壓；如果在下限范圍以外則應該升壓，然后將實際調壓檔數計算出來，對變壓器分接頭所在的位置進行相應調整，最終完成電壓的調整工作。

（2）如果處于手動調壓位置，需要對面板按鈕進行手動操作，實現電壓升降的目的。在完成調壓工作之后進入顯示程序，能夠將變壓器二次測得的電壓值、電流值以及當日調壓器的動作次數等實時顯示出來，以確保調壓器能夠保持連續不斷的運行。

2.程序控制的具體算法

四、結語

本文通過對智能電力調壓器進行試驗，發現該裝置都能夠在短時間內有效的對電壓進行調節，避免了沖擊以及短路等問題，確保了電壓調節的平穩性，達到了較為理想的調壓效果。由此可見，在智能電力調壓器中通過應用PLC控制技術，能夠有效的實現對電壓自動檢測和調節的目的，加快了調壓速度，實際操作較為簡單，并且電壓調整不會發生沖擊問題，上位機能夠對裝置的各種工作狀態進行實時監控，在變配電站改造以及管理方面發揮了極大的作用。

參考文獻：

[1]劉介才.工廠供電[M].第4版.北京：機械工業出版社，2004.

[2]南京工學院.電力系統[M].北京：電力工業出版社，1998.

[3]林明星.電器控制及可編程序控制器[M].北京：機械工業出版社，2004.

[4]廖常初.PLC編程與應用[M].北京：機械工業出版社，2004.

（責任編輯：孫晴）