Анализ қолданысы IEE-Business арқылы интеллектті және электр энергиясының деңгейді басқару технологияларында PLC контролі

Электр энергияның сапасын бағалап отырғанда, напруга маңызды тәсілді фактор болып табылады. Напруганың сапасы көбінесе напруганың ауытқуын, жылжытуын, деформациясын және үш фазадағы симметриясын өлшеу арқылы бағаланады—напруганың ауытқуы бұл көрсеткілердің ең маңыздысы. Жоғары напруганың сапасын қамтамасыз ету үшін напруганы регулировать ету қажет. Азықта напруганы регулировату үшін ең кеңінен қолданылатын және ең әсерлі әдіс—электр станцияларының трансформаторларының тапшырышын өзгерту.

Бұл мәселеде PLC және микрокомпьютер технологиялары интеллектуалды электр напругасын регулировату құрылғысын құрастыру мен талдау арқылы, шешімдерді тез қабылдайтын, ал өзгерту процесінде уақытша напруга қозғалысын тартатын нәтижені ұсынады.

1. Интеллектуалды электр напругасын регулировату құрылғысының іске қосылу принципі және негізгі өзіндіктері

1.1 Негізгі іске қосылу принципі

Интеллектуалды электр напругасын регулировату құрылғысы негізгі және көмекші бөліктерден тұрады. Негізгі бөлік берік және екінші ретті конденсаторлармен, регулировату трансформаторымен қамтамасыз етіледі, реактивті компенсация және автоматты напруга регулировату үшін қолданылады.

Көмекші бөліктер бір интеллектуалды басқару бөлігі мен үш орындау өзгерту бөлігінен тұрады. Интеллектуалды басқару бөлігі басқару командаларын жасайды және оларды радиожолмен жібереді, орындау бөліктері оларды қабылдап, өнімді линияда реалды уақытта напруганы регулировать етеді.

Негізгі бөлік ретінде, интеллектуалды басқару бөлігі құрылғының автоматтау деңгейін, интеллектуалдылығын және регулировату дәлдігін анықтайды. Ол өнімді линияның напругасын дәл қадағалауды, соғыстауы керек командаларды жасап, оларды тапшырыш басқару модуліне жіберіп, өнімді линияның напругасын міндетті деңгейде сақтауға мүмкіндік береді. Оның негізгі функциялары:

• Өнімді линияның напругасын реалды уақытта қадағалау және басқару—бірде-бір қателерді түзету;

• Шығыс жүк ағымын реалды уақытта қадағалау және басқару;

• Төмен напруга, өте жоғары ағым және өтіріп кету шарттарына қарсы қорғау функцияларын ұсыну.

1.2 Негізгі өзіндіктері

Интеллектуалды электр напругасын регулировату құрылғысы төмендегі пайдасын ұсынады:

• Екі функция: Реактивті компенсация мен напруга регулировату. Напруганы өзгерту кезінде, ол да аймақтың реактивті энергиясын бөліктеп компенсейт етеді, энергия коэффициентін жақсартады, линияның зияндарын тартады, аймақтың жүк деңгейін жақсартады және напруганың сапасын қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, ол үш фазадағы напруга мен ағымды қадағалай алады.

• Оптимиздалған және экологиялық структура: Дизайнде деңгейлі изоляция қолданылады, диэлектрлік қуатты арттыру үшін. Басқару және орындау бөліктері арасында напруга арқылы деректерді жіберу қолданылады, масласыз сигналды жіберуге мүмкіндік береді. Барлық напруга және ағым сенсорлары ішкі интегралдалған, сыртқы потенциалды немесе ағым трансформаторларына қажет жоқ—бұл ыңғайлылықты, стабилділікті және орнату ыңғайлылығын жақсартады.

• Интеллектуалды напруга регулировату: Пайдаланушы тағайындаған шекараларға қарай тапшырыш орнын автоматты түрде өлшейді және дұрыс емес параметрлерді өзі түзетеді, сондықтан аймақтың стабильді қызмет етуін қамтамасыз етеді.
  Қызмет етуге қажет емес тапшырыш өзгерту: Регулировату трансформаторы реактивті компенсация конденсаторларымен сериялық түрде қосылатында, напруганы өзгерту кезінде тез қызмет ету ағымдары төмен, операциялық тағындау минималдастырылады.

• Интеллектуалды қорғау: Тұрақты түрде линияның жүгіргендігін және трансформатордың температурасын қадағалайды; аномалияларды анықтап, регулировату режимін автоматты түрде тоқтатады және шарттар нормалдастықтан кейін қайта ишке қосылады.

• Реалды уақыттағы деректерді жазу: Басқару бөлігі әрбір регулировату мерзімінің алдында және кейін напруга, ағым және тапшырыш өзгертуларының санын дәл жазып қойады.

• Эффективті радиожолмен байланыс: Жергілікті деректерді тікелей оқып, регулировату параметрлерін (мисалы, уақыт аралықтары, напруга шекаралары) алыс жерден өзгерту мүмкіндігі береді—қызмет ету ыңғайлаштырылады.

• Жоғары қимылдық, ыңғайлылық және қауіпсіздік сыни құрылғысын ауыл аймақтарындағы электр аймақтарында кеңінен қолдануға ыңғайлы, напруганың ауытқуын қиындауға ыңғайлы болады.

2. Интеллектуалды электр напругасын регулировату құрылғысының аппараттық дизайнінде PLC басқару технологиясының қолданылуы

Интеллектуалды электр напругасын регулировату құрылғысының функционалдық талаптары мен техникалық спецификацияларына сәйкес, оның аппараттық архитектурасы 1-суретте көрсетілген.

2.1 Микроконтроллердің негізгі жүйесін құру

Микроконтроллердің негізгі жүйесі негізінен промышленный персональный компьютер (IPC) қолданылады, All2In2One аталған CPU картасымен, 256MB оперативті хаттамасы, екі серийлік және бір параллель интерфейс. Сондай-ақ, PCI2S3-ұқсас графикалық жылдамдау чипі қолданылады, графикалық карта өлшемі 1-ден 2MB-ға дейін. Жүйенің ыңғайлылығын арттыру үшін, ағым түрін азайту үшін төмен ағымды компоненттер қолданылады.

2.2 Енгізу каналдарын бекіту

Енгізу каналдарын бекіту кезінде, енгізу сигналдары напруга және ағым трансформаторларының екінші ретті сигналдары ретінде анықталады. Бұл сигналдар ADC арқылы енгізілген алдында өңделеді. Сигналды өңдеу схемасы негізінен ағым және напруга трансформаторларымен, үш деңгейлі операциялық көбейткішпен құрылады. Ағым және напруга трансформаторлары өте дәл және жақсы сызықтылықпен жоғары напруга мен ағымдарды кіші деп өңдейді. Үш деңгейлі оп-амп өңделген және туындыланған сигналдарды көбейтеді.

2.3 PLC басқару блогынің конфигурациясы

Бұл ақылды жүзеге асыру реттеушісі үшін Panasonic сериясының FP1 PLC таңдалған, ол 5000 қадамға дейінгі бағдарламалық қабілетті, қарапайым басқару командалары мен толығымен функционалды сипаттамалары бар. Ол RS485 көйлектеп шығарылған және 100bps жіберу жылдамдығына жетеді, 1200 метр аралығында 32 PLC-ге дейін желілерде қолданылады. Бұл PLC модельі жақсы мониторинг қабілеттері бар, лестік диаграммаларды және динамикалық уақытты онлайн режимде басқаруға мүмкіндік береді, сонымен қатар жүзеге асыру реттеудің жақсы жүріспе түрін қамтамасыз етеді.

2.4 Шығыс каналдарының конфигурациясы

Шығыс каналдары логикалық шығыс әдістерін қолданады. Минималды жүзеге асыру напрямдамасы мен көшірмеленген ток арқылы тұрақты жүзеге асыру реттеу алу үшін, нөлден өту тригерлеу қажет, сондай-ақ контактсіз электрондық тумблерлерді орнату қажет.

3. PLC басқару технологиясының ақылды жүзеге асыру реттеушісінің программалық құрылымында қолданылуы

3.1 Программаның конкретті іске қосылу процесі

Ақылды жүзеге асыру реттеушісін қою және бастау арқылы, бастапқылау және өзін-өзі тексеру процедуралары жүргізілуі керек. Тексеру жүгірсе, құрылғы іске қосылу режимінде немесе параметрлерді орнату режимінде болғаны анықталады. Параметрлерді орнату режимінде, клавиатуралық меню арқылы параметрлер орнатылады, конкретті параметрлер таңдалады және жою/кошу басқыштары арқылы мәндер өзгертіледі. Іске қосылу режимінде, сэмплинг және цифирлік фильтрлену өткізіледі, содан кейін турақты жүзеге асыру әдістері таңдалады:

• Автоматтық реттеу: Напрямдама белгіленген аралықта екенін бағалау үшін сәйкес бағдарламалар орындалады. Егер солай болса, өзгерту қажет емес; басқа тағы, напрямдаманы шектерге қайта қалпына келтіру үшін өзгертулер жасалады.

• Қолмен реттеу: Панельдегі басқыштар арқылы напрямдаманы өзгерту. Напрямдаманы өзгерту аяқталғаннан кейін, дисплей бағдарламалары трансформатордың екінші жүйесіндегі напрямдама және ток мәндерін, сондай-ақ күн сайын реттеушінің әрекеттерін көрсетеді, қалыптасқан іске қосылуын қамтамасыз етеді.

3.2 Программа басқаруына арналған конкретті алгоритм

Напрямдама ауытқуы қажеттілікті қанағаттандыру үшін, басқару алгоритмдерін тиімді қолдану маңызды. Бұл дискретті деректер жиындарынан уақыттық сэмплинг нүктелерінен тәуелсіз мәндерді математикалық операциялар арқылы есептеу, оларды жоба спецификациясымен салыстыру және тапсырыс өзгертулері үшін логикалық операцияларды орындау керек. Ағым, напрямдама және активті энергия өлшеру үшін есептеу формулалары мынадай:

(Ескерту: Ағым, напрямдама және активті энергия өлшеру үшін конкретті формулалар сіздің текстіңізде берілмеген, бірақ адатта электр техникасының стандартты есептеулері, оның ішінде Ом заңы, энергия коэффициенті есептеулері және т.б. қолданылады.)

Бұл сипаттамалар ақылды жүзеге асыру реттеушісінің қалыптасуы, аппараттық конфигурациясы және оптималь жүзеге асыру реттеу үшін қолданылатын программалық процесстер туралы толығырақ түсіндіреді.

Формулаларда i(k) және u(k) k-ші ағым сэмплинг мәні мен напрямдама сэмплинг мәнін білдіреді. Бұлардың негізінде, Q және cosφ сияқты басқа мөлшерлер есептеледі және анықталады.

4. Жалпы салыстыру

Ақылды жүзеге асыру реттеушісін тесттер арқылы, бұл мақала құрылғының қысқа уақыт ішінде напрямдаманы тиімді өзгертуінің мүмкіндігін, тоқтандыру және кіреттеу мәселелерін болуын сақтауын, жүзеге асыру реттеу стабилдігін және қатынасқа қарай идеалды жүзеге асыру реттеу әсерін анықтады. PLC басқару технологиясының ақылды жүзеге асыру реттеушісіндегі қолданылуы, автоматтық анықтау және жүзеге асыру реттеу үшін қолданылатыны, жүзеге асыру реттеу жылдамдығын өсіру және реалды іске қосу қарапайым екендігі көрінетін. Сонымен қатар, напрямдаманы өзгерту кезінде тоқтану жоқ, жоғары компьютер құрылғының арнайы жұмыс режимдерін онлайн режимде басқару мүмкіндігін береді, ол трансформатор және тарату станцияларын модернизациялау және басқару үшін үлкен рөл атқарады.