Analisis Aplikasi Teknologi Kawalan PLC dalam Penyelaras Voltan Kuasa Pintar

Apabila menilai kualiti kuasa, voltan adalah faktor pengaruh yang penting. Kualiti voltan biasanya dinilai dengan mengukur penyimpangan voltan, fluktuasi, distorsi bentuk gelombang, dan simetri tiga fasa—dengan penyimpangan voltan menjadi penunjuk yang paling penting. Untuk memastikan kualiti voltan yang tinggi, peraturan voltan biasanya diperlukan. Pada masa ini, kaedah yang paling meluas dan berkesan untuk peraturan voltan melibatkan penyesuaian pemilih tap pada transformator kuasa.

Kertas kerja ini secara utama mengintegrasikan teknologi PLC dan mikrokomputer untuk merancang dan menganalisis penyesuai voltan kuasa pintar, akhirnya mencapai peraturan voltan yang cepat sambil mengelakkan lonjakan voltan semasa proses penyesuaian.

1. Prinsip Kerja dan Ciri-ciri Utama Penyesuai Voltan Kuasa Pintar

1.1 Prinsip Kerja Utama

Penyesuai voltan kuasa pintar terdiri daripada unit utama dan unit bantu. Unit utama terdiri daripada kapasitor primer dan sekunder bersama dengan transformator peraturan, membolehkan kedua-dua pembaikan kuasa reaktif dan peraturan voltan automatik.

Unit bantu termasuk satu unit kawalan pintar dan tiga unit penyesuaian pelaksanaan. Unit kawalan pintar menghasilkan dan menghantar arahan kawalan, yang diterima secara nirkabel oleh unit pelaksanaan untuk membolehkan peraturan voltan sebenar-masa pada laluan distribusi.

Sebagai komponen inti, unit kawalan pintar menentukan tahap automasi, kecerdasan, dan ketepatan peraturan peranti tersebut. Ia memantau voltan feeder dengan tepat, menghasilkan arahan yang sesuai, dan menghantarkannya kepada modul kawalan pemilih tap untuk mengekalkan voltan feeder pada set point sasaran. Fungsi utamanya termasuk:

• Pemantauan dan kawalan sebenar-masa voltan feeder—mengoreksi sebarang penyimpangan dengan segera;

• Pemantauan dan kawalan sebenar-masa arus beban keluaran;

• Memberikan fungsi perlindungan terhadap kondisi undervoltage, overcurrent, dan overheating.

1.2 Ciri-ciri Utama

Penyesuai voltan kuasa pintar menawarkan kelebihan berikut:

• Fungsi ganda: Ia secara serentak menyediakan pembaikan kuasa reaktif dan peraturan voltan. Semasa penyesuaian voltan, ia juga sebahagian menggantikan kuasa reaktif grid, meningkatkan faktor kuasa, mencegah kerosakan laluan, meningkatkan kapasiti beban grid, dan memastikan kualiti voltan. Selain itu, ia boleh memantau voltan dan arus tiga fasa.

• Struktur dioptimumkan dan mesra alam: Reka bentuk menggunakan isolasi bertingkat untuk meningkatkan kekuatan dielektrik. Penghantaran data antara unit kawalan dan pelaksanaan menggunakan isolasi voltan, membolehkan penghantaran isyarat tanpa minyak. Semua sensor voltan dan arus diintegrasikan secara dalaman, menghapuskan keperluan untuk transformator potensi atau arus luaran—meningkatkan kebolehpercayaan, kestabilan, dan kemudahan pemasangan.

• Peraturan voltan pintar: Ia mengukur kedudukan tap secara automatik berdasarkan ambang batas yang ditentukan pengguna dan membetulkan seting tidak tepat untuk memastikan operasi grid yang stabil.
  Operasi pemilih tap tanpa penyelenggaraan: Dengan menghubungkan transformator peraturan dalam siri dengan kapasitor pembaikan reaktif, arus pendek semasa penyesuaian voltan kekal rendah, mengurangkan impak operasi.

• Perlindungan pintar: Memonitor beban laluan dan suhu transformator secara berterusan; keluar dari mod peraturan secara automatik apabila anoman dikesan dan meneruskan operasi apabila keadaan kembali normal.

• Pencatatan data sebenar-masa: Unit kawalan merekod voltan, arus, dan bilangan perubahan tap sebelum dan selepas setiap acara peraturan dengan tepat.

• Komunikasi nirkabel yang cekap: Data di tempat dapat dibaca secara langsung, dan parameter peraturan (misalnya, selang masa, ambang batas voltan) boleh disesuaikan secara jauh—mempermudah operasi.

• Diberi kos yang berkesan, kebolehpercayaan, dan keselamatan, penyesuai voltan kuasa pintar sangat sesuai untuk pelaksanaan meluas dalam grid kuasa luar bandar, mengurangkan masalah penyimpangan voltan secara signifikan.

2. Aplikasi Teknologi Kawalan PLC dalam Reka Bentuk Perkakasan Penyesuai Voltan Kuasa Pintar

Berdasarkan keperluan fungsional dan spesifikasi teknikal penyesuai voltan kuasa pintar, arkitektur perkakasannya digambarkan dalam Gambaraj 1.

2.1 Penetapan Sistem Mikrokontroller Asas

Sistem mikrokontroller asas secara utama mengadaptasi komputer peribadi industri (IPC), menggunakan kad CPU model All2In2One dengan 256MB memori, mempunyai dua siri dan satu antara muka selari. Tambahan pula, ia menggunakan cip pemecutan grafik yang serasi dengan PCI2S3, dengan saiz kad grafik berkisar dari 1 hingga 2MB. Untuk meningkatkan kebolehpercayaan sistem, komponen daya rendah digunakan untuk mengurangkan penggunaan arus.

2.2 Konfigurasi Saluran Input

Semasa penetapan saluran input, isyarat input dikenali sebagai isyarat sekunder dari transformator voltan dan arus. Isyarat-isyarat ini menjalani pengkondisian sebelum diubah melalui ADC untuk input ke dalam MCU. Litar pengkondisian isyarat terutamanya terdiri daripada transformator arus dan voltan bersama dengan ampi op tiga tahap. Transformator arus dan voltan dengan efektif mengubah voltan dan arus yang tinggi kepada yang lebih kecil dengan ketepatan dan linearitas yang baik. Ampi op tiga tahap membesarkan isyarat-isyarat yang telah diubah dan diktegangkan tersebut.

2.3 Penyediaan Unit Kawalan PLC

Untuk penstabil voltan elektrik pintar ini, dipilihlah siri Panasonic FP1 PLC, yang menawarkan kapasiti program sehingga 5000 langkah, arahan operasi mudah, dan fungsi komprehensif. Ia juga menggunakan kabel pasangan terpelintir RS485, mencapai kadar penghantaran 100bps dan membolehkan rangkaian hingga 32 PLC dalam julat 1200 meter. Model PLC ini mempunyai keupayaan pemantauan yang cemerlang, mampu memantau rajah tangga dan masa dinamik secara real-time untuk memastikan penstabilan voltan berjalan lancar.

2.4 Penyediaan Saluran Output

Saluran output menggunakan kaedah output logik. Untuk mencapai penstabilan voltan yang stabil melalui perubahan voltan minimum dan arus silang, pelancaran sifar silang diperlukan, bersama dengan penempatan switch elektronik tanpa kontak.

3. Penggunaan Teknologi Kawalan PLC dalam Reka Bentuk Perisian Penstabil Voltan Elektrik Pintar

3.1 Proses Operasi Spesifik Program

Selepas hidupkan dan memulakan penstabil voltan elektrik pintar, prosedur permulaan dan pemeriksaan sendiri perlu dilakukan. Setelah pemeriksaan sendiri berjaya, ia menentukan sama ada peranti berada dalam mod operasi atau mod konfigurasi. Dalam mod konfigurasi, parameter boleh ditetapkan menggunakan papan kekunci dengan memasuki menu seting, memilih seting tertentu, dan menyesuaikan nilai dengan kekunci naik/turun. Dalam mod operasi, sampel dan penapisan digital berlaku, diikuti oleh pilihan kaedah penstabilan voltan yang sesuai:

• Penstabilan Automatik: Melaksanakan program yang sesuai untuk menilai sama ada voltan berada dalam julat yang ditetapkan. Jika ya, tiada penyesuaian diperlukan; jika tidak, penyesuaian dibuat untuk membawa voltan kembali ke dalam had.

• Penstabilan Manual: Operasi manual melalui butang panel mengubah tahap voltan. Selepas menyelesaikan penyesuaian voltan, program paparan menunjukkan voltan sekunder transformator dan nilai arus, serta tindakan penyelaras harian, memastikan operasi berterusan.

3.2 Algoritma Spesifik untuk Kawalan Program

Untuk memenuhi keperluan pengguna terhadap penyimpangan voltan, penggunaan algoritma kawalan yang efektif adalah penting. Ini melibatkan pengiraan nilai bebas dari titik sampel waktu daripada set data diskret melalui operasi matematik, membandingkannya dengan spesifikasi reka bentuk, dan melakukan operasi logik untuk penyesuaian ketap. Formula pengiraan untuk mengukur arus, voltan, dan kuasa aktif adalah seperti berikut:

(Nota: Formula spesifik untuk pengukuran arus, voltan, dan kuasa aktif tidak disediakan dalam teks anda, tetapi biasanya melibatkan pengiraan kejuruteraan elektrik standard seperti undang-undang Ohm, pengiraan faktor kuasa, dll.)

Keterangan-keterangan ini memberikan penjelasan terperinci tentang bagaimana penstabil voltan elektrik pintar beroperasi, konfigurasi hardwarena, dan proses perisian yang terlibat dalam mengekalkan penstabilan voltan optimum.

Dalam formula-formula, i(k) dan u(k) mewakili nilai sampel arus dan voltan pada k-th, masing-masing. Berdasarkan ini, kuantiti lain seperti Q dan cosφ boleh diturunkan dan dikira.

4. Kesimpulan

Melalui ujian penstabil voltan elektrik pintar, artikel ini mendapati bahawa peranti tersebut dapat menyesuaikan voltan dengan berkesan dalam masa singkat, mengelakkan masalah seperti lonjakan dan litar pendek, memastikan kestabilan penstabilan voltan, dan mencapai kesan penstabilan voltan yang relatif ideal. Dapat dilihat bahawa penggunaan teknologi kawalan PLC dalam penstabil voltan elektrik pintar dapat secara efektif merealisasikan pengesanan dan penstabilan voltan secara automatik, mempercepatkan kelajuan penstabilan voltan, dan operasi sebenar agak mudah. Selain itu, tiada lonjakan berlaku semasa penyesuaian voltan, dan komputer atas dapat memantau pelbagai keadaan kerja peranti secara real-time, yang memainkan peranan besar dalam transformasi dan pengurusan substesen dan stesen pengagihan.