Pagsusuri ng Paggamit ng Teknolohiyang PLC Control sa mga Intelligent Power Voltage Regulators

Kapag ang kalidad ng kuryente ay pinaghahawakan, ang boltyeho ay isang mahalagang nakakaapektong factor. Ang kalidad ng boltyeho ay karaniwang inaasess sa pamamagitan ng pagsukat ng pagbabago ng boltyeho, pag-alsa, distortion ng waveform, at three-phase symmetry—na ang pagbabago ng boltyeho ang pinakamahalagang indikador. Upang masiguro ang mataas na kalidad ng boltyeho, karaniwang kinakailangan ang regulasyon ng boltyeho. Sa kasalukuyan, ang pinaka malawakang ginagamit at epektibong paraan para sa regulasyon ng boltyeho ay ang pag-aadjust ng tap changer ng mga power transformers.

Ang papel na ito pangunusap na naglilipat ng PLC at teknolohiya ng mikrokompyuter upang magdisenyo at analisin ang isang intelligent power voltage regulator, na nangangahulugan ng mabilis na regulasyon ng boltyeho habang iniiwasan ang transitoryong pagtaas ng boltyeho sa panahon ng proseso ng pag-adjust.

1. Pagsasanay at Mahahalagang Katangian ng Intelligent Power Voltage Regulator

1.1 Pangunahing Pagsasanay

Ang intelligent power voltage regulator ay binubuo ng main unit at auxiliary units. Ang main unit ay may primary at secondary capacitors pati na rin ang regulating transformer, na nagbibigay ng reactive power compensation 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 makapagbigay ng real-time voltage regulation sa distribution line.

Bilang core component, ang intelligent control unit ay nagpapasya sa antas ng automation, intelligence, at accuracy ng regulasyon ng device. Ito ay nangangasiwa ng masusing monitoring ng feeder voltage, nagbibigay ng angkop na utos, at ipinapadala ito sa tap changer control module upang panatilihin ang feeder voltage sa target setpoint. Ang mga pangunahing tungkulin nito ay kasama:

• Real-time monitoring at kontrol ng feeder voltage—agad na pagwawasto ng anumang pagbabago;

• Real-time monitoring at kontrol ng output load current;

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

1.2 Mahahalagang Katangian

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

• Doble na function: Ito ay nagbibigay ng parehong reactive power compensation at voltage regulation. Sa panahon ng pag-adjust ng boltyeho, ito rin ay bahagyang nagko-compensate ng grid reactive power, nagpapabuti ng power factor, nagpapahinto ng pinsala sa linya, nagpapataas ng kapasidad ng load ng grid, at nagpapalaki ng kalidad ng boltyeho. Bukod dito, ito ay maaaring imonitor ang three-phase voltage at current.

• Optimized at eco-friendly na disenyo: Ang disenyo ay gumagamit ng graded insulation upang mapalakas ang dielectric strength. Ang data transmission sa pagitan ng control at execution units ay gumagamit ng voltage isolation, nagbibigay ng oil-free signal transfer. Lahat ng voltage at current sensors ay naiintegrate sa loob, walang pangangailangan para sa external potential o current transformers—nagpapataas ng reliability, stability, at ease of installation.

• Intelligent voltage regulation: Ito ay awtomatikong nagsusukat ng tap positions batay sa user-defined thresholds at self-corrects inaccurate settings upang masiguro ang stable na operasyon ng grid.
  Maintenance-free tap changer operation: Sa pamamagitan ng pag-connect ng regulating transformer sa series ng reactive compensation capacitors, ang short-circuit currents sa panahon ng pag-adjust ng boltyeho ay naikeep sa mababa, minamaliit ang impact ng operasyon.

• Intelligent protection: Nagmomonitor nang walang tigil ang line load at temperature ng transformer; awtomatikong lumalabas sa regulation mode kapag may anomalya at bumabalik sa operasyon kapag normal na ang kondisyon.

• Real-time data logging: Ang control unit ay accurately records voltage, current, at ang bilang ng tap changes bago at pagkatapos ng bawat regulation event.

• Efficient wireless communication: Ang on-site data ay maaaring basahin diretso, at ang mga parameter ng regulation (e.g., time intervals, voltage thresholds) ay maaaring i-adjust remotely—pinapa-simple ang operasyon.

• Bilang resulta ng mataas na cost-effectiveness, reliability, at safety, ang intelligent power voltage regulator ay angkop para sa widespread deployment sa rural power grids, na siyempre, nagrereduce sa voltage deviation issues.

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 ipinapakita sa Figure 1.

2.1 Setup ng Microcontroller Basic System

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

2.2 Konfigurasyon ng Input Channels

Sa panahon ng setup ng input channels, ang mga input signals ay itinuturing na secondary signals mula sa voltage at current transformers. Ang mga signal na ito ay nagdadaan sa conditioning bago maiconvert gamit ang ADC para sa input sa MCU. Ang signal conditioning circuit ay pangunahing binubuo ng current at voltage transformers kasama ng three-stage operational amplifier. Ang current at voltage transformers ay epektibong nagco-convert ng mataas na boltyeho at current sa mas maliit na ones na may mataas na precision at good linearity. Ang three-stage op-amp ay nagpapalakas ng mga naconvert at rectified na signals.

2.3 Konfigurasyon ng PLC Control Unit

Para sa intelligent power voltage regulator na ito, pinili ang Panasonic series FP1 PLC, na nag-aalok ng hanggang 5000 steps ng kapasidad ng programa, simple na mga utos ng operasyon, at komprehensibong pagganap. Ginagamit din nito ang RS485 twisted pair cables, na nagpapahiwatig ng transmission rate na 100bps at nagbibigay-daan sa networking ng hanggang 32 PLCs sa loob ng saklaw na 1200 metro. Ang modelo ng PLC na ito ay may kamangha-manghang kakayahan sa monitoring, na kayang real-time monitoring ng ladder diagrams at dynamic timing upang tiyakin 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. Pagsasaayos ng PLC Control Technology sa Software Design ng Intelligent Power Voltage Regulator

3.1 Partikular na Operation Process ng Program

Pagkatapos mag-on at simulan ang intelligent power voltage regulator, kinakailangang gawin ang initialization at self-check procedures. Kapag matagumpay ang self-check, ito'y deteryminado kung ang device ay nasa operating mode o configuration mode. Sa configuration mode, maaaring i-set ang mga parameter gamit ang keyboard sa pamamagitan ng pagsisimula ng setup menu, pagpili ng partikular 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 kaukulang mga programa upang hatulan kung ang voltage ay nasa espesipikong range. Kung oo, walang adjustment ang kailangan; kundi, ginagawa ang mga adjustment upang ibalik ang voltage sa limits.

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

3.2 Partikular na Algorithm para sa Program Control

Upang tugunan ang mga pangangailangan ng user para sa voltage deviation, mahalaga ang epektibong pagsasaayos ng control algorithms. Ito ay kasama ang pagkalkula ng mga value na independent sa 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 mga calculation formulas para sa pagsukat ng current, voltage, at active power ay gaya ng sumusunod:

(Note: Ang partikular na formulas para sa pagsukat ng current, voltage, at active power ay hindi ibinigay sa iyong teksto, ngunit karaniwang 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 formula, 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 mga quantity tulad ng Q at cosφ.

4. Kasunod

Sa pamamagitan ng pag-test ng intelligent power voltage regulator, natuklasan ng papel na ang device ay maaaring epektibong i-adjust ang voltage sa maikling panahon, na iniiwasan ang mga problema tulad ng surges at short circuits, na nagpapatiyak ng stability ng voltage regulation, at nagpapaabot ng isang relatibong ideal na voltage regulation effect. Makikita na ang pagsasaayos ng PLC control technology sa intelligent power voltage regulator ay maaaring epektibong maisakatuparan ang automatic detection at regulation ng voltage, mapabilis ang bilis 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 real-time monitorin ang iba't ibang working states ng device, na naglalaro ng malaking papel sa transformation at management ng substations at distribution stations.