PLC在小型水电站准同期并网控制中的应用研究

2021-12-31汤春林

科技资讯 2021年29期

汤春林

摘要：电力是乡村振兴的基础，美丽乡村建设离不开农村电气化的发展。在陕南安康地区，水力资源充沛，水力发电在乡村振兴中发挥着重要作用，但由于资金缺乏，部分小水电站设备陈旧、技术落后、能量转换效率偏低。该文通过对水力发电的研究，结合安康地区小水电发展的实际情况，提出一种基于PLC控制的小水电准同期并网及发电机并网保护控制系统，以提高运行可靠性，改善生产效益。

关键词：准同期并网控制策略合闸提前角调频调压

中图分类号： TM62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2021）10（b）-0000-00

Application of PLC in Quasi Synchronous Grid Connection Control of Small Hydropower Station

TANG Chunlin

（Ankang Vocational and Technical College， Ankang， Shaanxi Province， 725000 China）

Abstruct： Electric power is the basis of Rural Revitalization. The construction of beautiful countryside is inseparable from the development of rural electrification. In Ankang area of Southern Shaanxi， there are abundant hydraulic resources， and hydropower plays an important role in Rural Revitalization. However， due to the lack of funds， some small hydropower stations have outdated equipment， backward technology and low energy conversion efficiency. Through the research on hydropower generation and combined with the actual situation of small hydropower development in Ankang area， this paper proposes a quasi synchronous grid connection and generator grid connection protection control system of small hydropower based on PLC control， so as to improve operation reliability and production efficiency.

Key Words： Quasi synchronous grid connection; Control strategy; Closing advance angle; Frequency modulation and voltage regulation

1 提出背景

电力是乡村振兴的基础，美丽乡村建设离不开农村电气化的发展。随着国家节能减排政策的实施，水电、风电、光伏发电等环保型能源逐渐引起人们的重视，在水力资源丰富的乡村，水力发电具有较高的经济效益，逐渐成为乡村电力的重要组成部分[1-2]。

小型水电站在乡村振兴中发挥着重要作用，但大部分小水电站由于资金缺乏，建站时间长，设备陈旧、技术落后、能量转换效率偏低;相当多水电站缺乏技术资料，运行方式粗放;停机事故多，检修时间长，严重影响发电量及运行效益。

在农村小型水电站中，大部分水电站只有一两台小型机组，由于资金有限，很多投资商不愿意采用价格比较高的微机准同期并网装置，导致大部分电站没有及时进行设备更新，很多水电站目前还采用手动并网装置。为了改善小水电的生产效益，提高供电可靠性，满足广大用户的用电质量要求，该文通过水力发电的研究，结合安康地区小水电发展的实际情况，提出一种基于PLC控制的小水电准同期并网及发电机并网保护控制系统。

2 硬件设计

该设计核心PLC由西门子CPU224及数字量混合输入输出模块EM233、电源模块组成。准同期并網装置组成框图如图1所示。

PLC与上位机通信设计，选用RS485标准接口，将PLC采集的发电机、电网电压、电流、频率、励磁电压信号实时传送出来，实现实时监控。

3控制策略

准同期并网过程中频率、电压调节控制策略，电压、频率调节过程中采用“九宫图”策略，将合闸允许电压、频率偏差按上、下限分为9个区域，不同区域采用不同的控制策略。

分区控制策略分析[3]：

0区，电压合格，频率合格，等待主机发合闸命令，合闸;

1区，电压越限，频率合格，减励磁电压，至电压合格，1区到0区，等待合闸;

2区，频率偏低，电压偏高，先调频，再调压，2区到1区再到0区，等待合闸;

3区，电压合格，频率偏低，先调频，再调压，3区到1区再到0区，等待合闸;

4区，电压偏低，频率偏低，先调频，再调压，4区到5区再到0区，等待合闸;

5区，电压偏低，频率合格，增励磁电压，至电压合格，5区到0区，等待合闸;