Analisis ng Paggamit ng Teknolohiya ng PLC Control sa Mga Intelligent Power Voltage Regulators

Sa pag-evaluate ng kalidad ng kuryente, ang voltaje ay isang mahalagang nakakaapekto. Karaniwang sinusuri ang kalidad ng voltaje sa pamamagitan ng pagsukat ng desinyo ng voltaje, pag-ugit, pag-deform ng waveform, at simetriya ng tatlong phase—na ang desinyo ng voltaje ang pinakamahalagang indikador. Upang matiyak ang mataas na kalidad ng voltaje, karaniwang kinakailangan ang regulasyon ng voltaje. Sa kasalukuyan, ang pinakamalawakang ginagamit at epektibong paraan para sa regulasyon ng voltaje ay ang pag-aadjust ng tap changer ng mga power transformers.

Ang papel na ito ay pangunahing naglilipat ng PLC at teknolohiya ng mikrokompyuter upang magdisenyo at analisis ng isang intelligent power voltage regulator, na sa dulo ay nagpapahintulot ng mabilis na regulasyon ng voltaje habang iniiwasan ang pansamantalang pagtaas ng voltaje sa panahon ng proseso ng pag-adjust.

1. Pampinunlad na Prinsipyong Paggana at Mahalagang Katangian ng Intelligent Power Voltage Regulator

1.1 Pangunahing Prinsipyong Paggana

Ang intelligent power voltage regulator ay binubuo ng pangunahing unit at auxiliary units. Ang pangunahing unit ay may primary at secondary capacitors kasama ang regulating transformer, na nagbibigay ng parehong kompensasyon ng reactive power at automatic voltage regulation.

Ang auxiliary units ay kasama ang isang intelligent control unit at tatlong execution adjustment units. Ang intelligent control unit ay lumilikha at sumasala ng mga utos ng kontrol, na tinatanggap nang wireless ng mga execution units upang magbigay ng tunay na oras na regulasyon ng voltaje sa distribution line.

Bilang core component, ang intelligent control unit ay nagpapasya sa antas ng awtomatik, intelligence, at katumpakan ng regulasyon ng device. Ito ay maingat na naghahanap ng voltaje ng feeder, lumilikha ng angkop na utos, at ipinapadala ito sa tap changer control module upang panatilihin ang voltaje ng feeder sa target na setpoint. Ang mga pangunahing tungkulin nito ay kinabibilangan:

• Tunay na oras na monitoring at kontrol ng voltaje ng feeder—maagang pagwawasto ng anumang desinyo;

• Tunay na oras na monitoring at kontrol ng output load current;

• Pagbibigay ng mga protective functions laban sa undervoltage, overcurrent, at kondisyong overheating.

1.2 Mahalagang Katangian

Ang intelligent power voltage regulator ay nagbibigay ng mga sumusunod na benepisyo:

• Doble na pagganap: Ito ay nagbibigay ng parehong kompensasyon ng reactive power at regulasyon ng voltaje. Sa panahon ng pag-adjust ng voltaje, ito rin ay bahagyang nagbibigay ng kompensasyon sa grid reactive power, nagpapabuti ng power factor, nagpapahinto ng pinsala sa linya, nagpapataas ng kapasidad ng load ng grid, at nagse-sure ng kalidad ng voltaje. Bukod dito, ito ay maaaring subaybayan ang tatlo-phase voltage at current.

• Optimized at eco-friendly na struktura: Ang disenyo ay gumagamit ng graded insulation upang mapataas ang dielectric strength. Ang data transmission sa pagitan ng control at execution units ay gumagamit ng voltage isolation, nagbibigay ng oil-free na signal transfer. Ang lahat ng sensors ng voltage at current ay integrated internally, walang pangangailangan para sa external potential o current transformers—nagpapataas ng reliabilidad, estabilidad, at kadaliang instalasyon.

• Intelligent voltage regulation: Ito ay awtomatikong nagsusukat ng posisyon ng taps batay sa user-defined na threshold at self-corrects inaccurate settings upang matiyak ang stable na operasyon ng grid.
  Maintenance-free na paggana ng tap changer: Sa pamamagitan ng koneksyon ng regulating transformer sa series kasama ang reactive compensation capacitors, ang short-circuit currents sa panahon ng pag-adjust ng voltaje ay nai-keep sa mababa, minimizing ang impact ng operasyon.

• Intelligent protection: Nagpapatuloy na nagsusubaybay sa load ng linya at temperatura ng transformer; awtomatikong lumalabas sa mode ng regulasyon sa pag-detect ng anomaly at bumabalik sa operasyon kapag normal na ang kondisyon.

• Real-time data logging: Ang control unit ay maingat na nagsusulat ng voltage, current, at bilang ng tap changes bago at pagkatapos ng bawat event ng regulasyon.

• Efficient na wireless communication: Ang on-site data ay maaaring basahin diretso, at ang mga parameter ng regulasyon (halimbawa, interval ng oras, threshold ng voltaje) ay maaaring i-adjust remote—pinapainit ang operasyon.

• Dahil sa kanyang mataas na cost-effectiveness, reliabilidad, at seguridad, ang intelligent power voltage regulator ay lubhang angkop para sa malawakang deployment sa rural power grids, na siyang nagbabawas ng problema ng desinyo ng voltaje.

2. Paggamit ng Teknolohiya ng PLC Control sa Hardware Design ng Intelligent Power Voltage Regulator

Batay sa functional requirements at technical specifications ng intelligent power voltage regulator, ang hardware architecture nito ay ilarawan sa Figure 1.

2.1 Setup ng Basic System ng Microcontroller

Ang basic system ng microcontroller ay pangunahing nag-aadopt ng industrial personal computer (IPC), gumagamit ng CPU card model na may pangalan na All2In2One na may 256MB ng memory, na may dalawang serial at isang parallel interface. Bukod dito, ito ay gumagamit ng PCI2S3-compatible na graphics acceleration chip, na ang laki ng graphics card ay nasa 1 hanggang 2MB. Upang mapataas ang reliabilidad ng sistema, ginagamit ang low-power components upang mabawasan ang pagkonsumo ng current.

2.2 Konfigurasyon ng Input Channels

Sa panahon ng setup ng input channels, ang mga input signals ay tinitukoy bilang secondary signals mula sa voltage at current transformers. Ang mga signal na ito ay dinaan sa conditioning bago ma-convert via ADC para sa input sa MCU. Ang circuit ng signal conditioning ay pangunahing binubuo ng current at voltage transformers kasama ang three-stage operational amplifier. Ang mga current at voltage transformers ay epektibong nagsasalin ng mataas na voltages at currents sa mas maliit na ones na may mataas na katumpakan at mahusay na linearidad. Ang three-stage op-amp ay nagpapalakas ng mga converted at rectified signals.

2.3 Konfigurasyon ng PLC Control Unit

Para sa intelligent power voltage regulator na ito, napili ang Panasonic series FP1 PLC, na nagbibigay ng hanggang 5000 steps ng kapasidad ng programa, simple na operasyon commands, at komprehensibong functionality. Ito rin ay gumagamit ng RS485 twisted pair cables, na nagpapahiwatig ng transmission rate na 100bps at nagbibigay ng pagkakataon para sa networking ng hanggang 32 PLCs sa loob ng saklaw na 1200 meters. Ang model ng PLC na ito ay may kamangha-manghang kakayahang mag-monitor, na maaaring gawin ang real-time monitoring ng ladder diagrams at dynamic timing upang masiguro ang malinis na voltage regulation.

2.4 Konfigurasyon ng Output Channels

Ang output channels ay gumagamit ng logical output methods. Upang makamit ang steady voltage regulation sa pamamagitan ng minimal switching voltage at crossover current, kailangan ang zero-crossing triggering, kasama ang pag-setup ng contactless electronic switches.

3. Paggamit ng Teknolohiya ng PLC Control sa Software Design ng Intelligent Power Voltage Regulator

3.1 Partikular na Proseso ng Operasyon ng Programa

Pagkatapos mag-on at simulan ang intelligent power voltage regulator, kinakailangan ang initialization at self-check procedures. Kapag matagumpay ang self-check, ito ay deterymina kung nasa operating mode o configuration mode ang device. Sa configuration mode, maaaring i-set ang mga parameter gamit ang keyboard sa pamamagitan ng pagsisimulang menu, pagpili ng tiyak na settings, at pag-adjust ng values gamit ang up/down keys. Sa operating mode, ang sampling at digital filtering ay nangyayari, sumusunod ang pagpili ng angkop na voltage regulation methods:

• Automatic Regulation: Ginagawa ang corresponding programs upang hatulan kung nasa specified range ang voltage. Kung oo, walang adjustment ang kailangan; kung hindi, ginagawa ang mga adjustment upang ibalik ang voltage sa limits.

• Manual Regulation: Ang manual operations sa pamamagitan ng panel buttons ay nag-adjust ng voltage levels. Pagkatapos matapos ang voltage adjustments, ang display programs ay ipinapakita ang secondary voltage at current values ng transformer, pati na rin ang daily regulator actions, upang masiguro ang continuous operation.

3.2 Partikular na Algorithm para sa Program Control

Upang mapasadya ang user requirements para sa voltage deviation, mahalaga ang epektibong paggamit ng control algorithms. Ito ay kasama ang pag-compute ng values independent ng sampled time points mula sa discrete data sets sa pamamagitan ng mathematical operations, paghahambing nito sa design specifications, at paggawa ng logic operations para sa tap changer adjustments. Ang calculation formulas para sa measurement ng current, voltage, at active power ay tulad ng sumusunod:

(Note: Ang specific formulas para sa current, voltage, at active power measurement ay hindi ibinigay sa iyong text, ngunit karaniwan ito ay kasama ang standard electrical engineering calculations tulad ng Ohm's law, power factor calculations, etc.)

Ang mga paglalarawan na ito ay nagbibigay ng detalyadong paliwanag kung paano gumagana ang intelligent power voltage regulator, ang hardware configuration nito, at ang software processes na kasangkot sa pagpapanatili ng optimal na voltage regulation.

Sa mga formulas, ang i(k) at u(k) ay kumakatawan sa ika-k na current sampling value at voltage sampling value, respectively. Batay dito, maaaring ma-derive at makuha ang iba pang quantities tulad ng Q at cosφ.

4. Kasimpulan

Sa pamamagitan ng pag-test ng intelligent power voltage regulator, natuklasan ng paper na ito na ang device ay maaaring epektibong ayusin ang voltage sa maikling panahon, na iniiwasan ang mga problema tulad ng surges at short circuits, na sinisiguro ang stability ng voltage regulation, at nakakamit ang relatibong ideal na voltage regulation effect. Makikita na ang paggamit ng PLC control technology sa intelligent power voltage regulator ay maaaring epektibong maisakatuparan ang automatic detection at regulation ng voltage, mapabilis ang speed ng voltage regulation, at ang aktwal na operasyon ay relatibong simple. Bukod dito, walang surge ang nangyayari sa panahon ng voltage adjustment, at ang upper computer ay maaaring monitor ang iba't ibang working states ng device sa real-time, na naglalaro ng malaking papel sa transformation at management ng substations at distribution stations.