水电站PLC自动控制及抗干扰措施

水电站PLC自动控制及抗干扰措施

李威

金安桥水电站有限公司，云南省  丽江市 674100

摘要：在当前我国经济快速发展的背景下，电力行业担当着重要的角色。水电站的电能输出在我国总输电量中具有重要占比，基于提升水电站输电效率、可靠安全性及长期稳定性等目的，可将PLC自动装置应用于水电站设备。在此背景下，文中通过对PLC自动装置在水电站设备中应用分析，旨在为水电站的进一步发展提供可靠的经验参考。

关键词：水电站；PLC；自动控制；抗干扰措施

1.前言

水电站不同于火电站，水电站采用水能发电，综合能耗较低，对环境的污染也较小。因此，水利发电对我国电力的长久发展和持续发展具有重要意义，水利发电是我国电力发展的重要方向。但是，在我国目前的水利发电当中，还存在一定的不足，例如水电站自身的自动化技术应用不全面、运行不稳定等，因此要加强对自动化技术的应用，进而满足电力需求，促进水电站长久发展。

2.PLC概述

这种以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，是满足工业发展应用需要而被开发出来的。通过可编程存储器对生产环节中的逻辑运算、指令控制等进行数字形式的输出与输入，可直接对各种形式的设备与生产过程进行数字化的精准控制。这是一种微机技术与继电接触技术融汇后的产物，实际应用中可以对传统控制系统中的机械触点的接线复杂、功耗大、通用性差等缺点进行克服，同时因为有微机技术的支持，可以直接跳过计算机编程的环节，采用以继电器梯形图的指令形式，促进用户程序更加形象、直观且简单易懂，方便了人员的各项操作。“顺序扫描，不断循环”是这种技术实际运作中的主要方式。也就是说PCL在运作的过程中系统的主机系统会将用户要求进行满足，将程序编制进行针对性处理，并存放到用户的存储器中。此时还会按照指令步序号的设置开展周期性的循环扫描。如果没有跳转指令就可从第一条指令开始按照条例的顺序对用户的程序设置进行扫描，截止于程序结束，并循环往复这种程序步骤，进行扫描工作。值得注意的是这种周期性的扫描设置在运作过程中需要完成输入信号的采样与输出状态刷新工作，通俗来讲的话就是运行的每一个扫描周期需要输入采样、程序执行以及输出刷新三个步骤。

3.PLC自动控制系统在水电站中的应用

3.1顺序控制

随着水电站发电机组容量的不断增大，系统变得越来越错综复杂，因此对PLC自动控制系统也提出了更高的要求。在水电站中，主要包括发电机组的各项运行状况的转化、调整和对公用设备的自动化控制，每项控制顺序均按照生产流程要求及生产设备的特点来设定。传统水电站通过继电器控制屏可达到顺序控制的目的。其设备线路繁多、占地较大、工作效率低，维护成本较高，维修相对困难，尤其是可靠性和安全性较差，相比计算机的计算和存储功能，易发生误操作。因此，传统的继电器控制屏逐渐被PLC取代，很大程度上提升了水电站的综合自动化能力，主要体现在以下几点：（1）PLC是采用微计算机技术的大型集成电路，代替布线逻辑控制电路，具有能耗低、成本低、重量轻、体积小的优点；（2）PLC自动控制装置接口简单、线路工作量小，在工作环境较差的情况下仍能够保障正常工作，且不易发生故障、运行较为稳定、维护方便；（3）PLC采用扫描式工作方式，运行速度快；（4）水电站的顺序控制系统流程相对复杂，采取常规继电器硬接线控制方式往往会造成维护困难、故障不易查找和系统较为庞大等问题。通过将PLC自动控制系统应用于水电站后，不仅可以提高水电站设备的可靠安全性及长期稳定性，而且易于对控制系统进行修改。

3.2生产控制

在遵循安全性、可靠性、合理性等基本原则的基础上，对系统进行编制程序时，首先，我们应该根据整个生产控制过程的需要将程序划分为多个块。其次，要合理使用指令，严格注意信号名称的定义，并正确编写程序。通过对系统的总体调试，对程序不当之处进行相应的修改。只有在运行了一定时间后，才能将其投入实际的现场工作。分块结构程序是根据项目特征将控制项目分为几个简单和小型的控制任务，可以将这些控制任务分配给子程序，在子程序中编译控制程序的特定任务后，最后，由主程序调用整个控制程序。

3.3监控控制

在水电站中，发电机组附近需配备一定的主要辅助设备，这些设备的运行状况也成为影响水电站稳定运行的关键因素。自动化装置技术可应用于水电站的监控运行中，其过程如下：通过“监视设备-控制设备-控制节点”将辅助设备的参数传输至计算机，将数据库与预设数据进行对比分析，以判断辅助设备的健康状况并控制辅助设备的运行状况。

3.4保护控制

水电站的保护控制系统具有有功调节和无功调节的作用，PLC技术凭借自身出色的逻辑功能，在保护控制过程中具有较高的稳定性和可靠性，能够取代传统的继电器控制，其主要辅助设备保护控制的内容如下：（1）检查定子和转子回路工作情况；（2）检查定子绕组的铁芯温度；（3）检查机组的润滑度、调速系统和冷却系统；（4）上述问题任何一部分出现问题，PLC自动控制系统都会立即启动应急程序和保护措施，同时，将故障信息进行警示。对主要电气设备保护控制的内容如下：（1）对于发电机组不会马上造成影响的异常情况（如机组冷却水源中断、温度超限、油槽油位异常等)，仅仅对现场工作人员进行警示，提高工作人员的防范意识和应对意识。（2）对于超过保护限定值的事故隐患（如机组过速和调速器严重故障、剪断销剪断、铜管破裂等），PLC自动控制系统会立即启动紧急停机事故流程，断开发电机出口断路器，关闭导叶，同时关闭进水口闸门。

4.水电站设备PLC控制系统抗干扰措施

4.1电源抗干扰措施

采用性能优良的电源对抑制电网引入的干扰十分有效。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源(CPU电源、I／O电源)、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。因此PLC系统供电的电源须采用隔离性能较好的电源。例如UPS电源，不仅提高供电的安全可靠性，并且还具有较强的干扰隔离性能。为了增强电源的干扰抑制能力，一般将PLC电源与系统动力设备分别配线，采用分布电容小的变送器和共用信号仪表，还可以采用带屏蔽层的隔离变压器供电和在电源输入端加入线路滤波器，从而抑制电源向外辐射，降低电源干扰。

4.2接地抗干扰措施

正确选择接地点，完善接地系统，从而降低PLC控制系统抗磁干扰。主要分为浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。PLC控制系统采用一点直接接地方式，集中布置的PLC系统采用并联一点接地方式。如果装置间距较大，可以采用串联一点接地方式。如果受到条件限制，应该与其他设备公共接地，禁止串联接地。接地时接地线应尽量短，截面积要适当，尽量避开强电回路和主回路的电线，接地极与水电站距离保持10～15m远，接地点应尽量靠近控制器，但必须与强电设备接地点保持距离，以免发生干扰。

5.结语

综上所述，PLC在水电站自动化系统当中的实际应用能够有效的提高水电站的控制稳定性和可靠性，进而确保水电站电力系统运行的稳定。在PLC各项优势的支持下，水电站的设备安全运行得到保障，提升设备的使用性能，进而为水电站的合理控制和维护奠定坚实的基础。利用PLC系统技术改造水电站之后，提升了水电站的自动化控制水平，减轻工作人员值班监督的工作负担，进而提高控制监督工作效率，为水电站的长期稳定发展提供有效支持。

参考文献

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