PLC在电力系统自动化工程中应用思路探讨

张艺翔，魏祥

（郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 451460）

1 引言

在经济飞速发展的新时代下，电力系统也出现快速发展，因为电力的使用频率高、需求大，更需要保证供应的稳定性，这给电力系统的运行带来新的挑战。而且在互联网背景下，电力系统逐渐实现自动化控制，并且自动化要求不断提升。其中，PLC技术发挥了关键作用，作为可以事先编制好程序的控制系统，可靠性更高、操作灵活、安装方便，运行速度也比较快，对于电力设备的自动化控制展现出很大的价值。特别是随着时代的发展，未来电力系统中对于智能化技术的应用将更加广泛，相关人员需要对PLC技术进行进一步研究和创新，探究其更多的应用途径。

2 PLC技术在电力系统自动化工程中的控制原理

电力系统自动化工程是电力系统中关系到电气设备运行的自动化管理模式，先进技术的使用可以实现电气设备的自动化运维管理和处理，实现电网调度、配电等操作的自动处理。电气自动化的特点，一是综合化，借助传感技术的支持，利用集成系统，对电力系统内部的机械设备进行整体控制，保证不同操作有序进行，也保证不同操作的落实在同一个时间节点实现，而且相互之间不会产生干扰。二是网络化，借助无线传输技术，发挥网络的作用，支持信号在不同模块和指令之间的传递，保证每次传播的数据信息都能清晰记录在相应的载体中，保证设备可以按照命令秩序化的实现功能。

PLC是针对工业环境应用设计的控制系统，利用可编程的存储器，在设备内部事先编制好一个程序，然后对设备进行运行。启闭、定时等操作的控制，可以实现对电力设备运行、电力生产的自动化控制。PLC技术作用的发挥，需要同时做好硬件和软件设施的准备（如图1所示），一方面是硬件，最先考虑的就是PLC设备的型号，这需要考虑型号是否可以满足使用要求以及硬件结构是否合适。一般来说，PLC类型分为整体式和模块式，需要结合需求来选择，这意味着电力系统需要结合实际情况选择设备。如果电力系统需要长期生产和加工大量的产品，选择的设备尽量比较统一，这样方便进行集中管理和维护。之后就是设计I/O端口，这也需要结合实际使用情况控制端口数量。另外，开关大小以及智能运行都需要符合机电一体化生产的需求，不要设计过多的操作，防止硬件设备的性能无法满足控制需求。另一方面是软件，进行设计主要是基于PLC控制理论，最关键的就是软件编程设计，这对于实现这个系统的实践应用十分重要。进行软件设计时，对于有需求的程序，需要设计好编译功能，能够将程序获取的信息集中到一起，进行数字化转换，变成可被控制中心识别的形式，一般来说使用的是图解法，可以通过数据显示的方式表示需要的控制操作。

图1 PLC的基本组成部件

3 PLC技术在电力系统自动化工程中的应用优势

3.1 提高工作效率

在电力系统自动化工程设备中应用该技术，可以借助自动化控制体系，改善设备的安装程序，简化安装工序，提高安装效率。同时借助该技术控制设备的运行，可以实现自动化运行，减少人为因素的干扰，提高工作效率。通过对该技术的合理运用，不仅能够对电力系统的整体运行状态及运行过程中遇到的难点问题做到实时监测与记录，还能分别处理出现问题的环节，同时操控多个程序的运行，提高问题的处理效率，并且保证操作人员可以实时了解电力系统的运行工况，也对电力的平稳发展与社会生产及人们生活提供保障。

3.2 具有较好的兼容性

该技术的兼容性较好，可以与其他许多先进技术结合使用，改善电力系统自动化工程设备的运行情况。同时也因为该技术的兼容性，可以用于多种类型电力系统自动化工程设备的控制操作，为提高设备的效率而服务。该技术支持多个接口的设计，可以接入其他先进系统与设备，不断丰富控制中心的功能。这样方便操作人员结合电力系统的运行需求，对控制系统进行优化与调整，不断提升其自动化控制水平。

3.3 具有较强的抗干扰能力

该技术应用过程中，使用了聚集性科技，可以使设备接收广泛来源的信息，分别进行识别与收集，并可以提升抗干扰能力，防止信号、电磁、恶劣环境等造成的干扰，从而保证设备的稳定运行，更好的发挥其功能。

3.4 具有自我检测功能

该技术应用过程中可能出现一些故障问题，此时技术自备的调控体系可以进行自我检测，通过设备运行数据和状态信息的收集，判断出现故障的区域，准确定位，然后为操作人员发出警报，提醒操作人员进行处理。所以该技术可以提升对故障问题处理的反应速度，防止故障问题造成更大的损失。

4 PLC技术在电力系统自动化工程中的具体应用分析

4.1 数据收集和分析

PLC技术的应用，支持设备从电力系统所有设备设施中采集数据，将之传输到控制中心，方便控制中心掌握电力系统内部各个设备设施的运行情况。在移动网络的帮助下，各类数据信息的采集与传输支持动态进行，也就是说，控制中心可以在传感器+无线网络的配合下，实时获得设备设施的运行数据，这样可以最大限度避免与其他设备运行期间出现故障，或者出现数据错误、迟报、漏报等问题（如图2所示）。该技术可以控制电力设备的启闭，配套使用视频监控设备以及显示设备，可以让操作人员观察某台设备的运行工况，对其运行参数进行实时监控，以及可以显示某台设备的操作画面，如开关、启停等，这样也是保证在PLC系统出现问题后，可以人工进行操作，防止出现问题。同时配合摄像机可以实现可视化管理，方便操作人员远程查看。而且，设计人员可以在系统上设计警报系统，在出现故障时，提供声光、语音报警，提醒操作人员进行及时处理。

图2 某PLC设备在通信系统中的应用

4.2 远程控制设备

需要在指挥室建立远程计算机中心，设置好要求的PLC系统，这是自动化控制的核心，可以保证信号与数据的通信能力和可信度。还有就是监控系统，一般使用连接总线+互联网的方式实现，保证安全运行。同时因为设备的移动速度和体积都在逐渐增长，运行起来消耗的动力也很大，为了保证动力供应稳定，在电力管理系统后加入自动化技术，实现对电力数据的深入分析，评估供应效果，进行调整，可以节约能源。另外，在电力系统中应用PLC技术，实现设备的自动化操作，可以自动在出现故障后进行处理，如将故障部位断电，防止影响其他设备的运行。

4.3 在线监测系统

该系统是基于电力系统自动化手段比较成熟的条件下，结合电气设备的作业环境，运用以太环网，形成在线监控系统，以避免因为供电带来的严重事故。微机保护系统支持动态监控、历史信息整合等，可达到无人值班的状态。通过设置电力系统专用的通信平台，实现各类监控资料的稳定传输。运用先进的手段，促使电气设备管理更为自动化与现代化。系统将嵌入式应用该软件，融入到电力系统设备监控与通信装置上，支持现场信息采集与保护反应、通信和数据转换。针对低压漏电，配备分布式的运算方式，以规避出现短路、漏电等事故。借助神经网络的设备手段，处理供电设备故障识别及定位的问题。系统支持对所有电气设备运行情况的监督，并且配备的操作界面可以展示和操控某个设备的运行情况，这样既可以自动化控制，必要的话也能提供人工控制，防止断电的问题出现。特别是开关设备的启停、电流电压控制等都受此管理。同时，借助先进的视频技术，还能支持对运行现场情况的可视化管理，方便控制中心进行分析和观察。系统会实时收集数据，所以可以模拟未来短时间内的数据变化，这样可以及时发现设备故障或其他问题的征兆，继而辅助技术人员做出科学决策。

4.4 智能配电调度

这方面功能的落实，需要PLC技术在GIS系统和配电网络基础上，设计出自动调度系统，PLC技术在此系统中发挥一部分作用。借助原本的传输网络，引入智能化技术，借助SCADA的运行，实时收集电气设备相关的运输线路，同时收集客户端的数据信息，提供给集控中心，在GIS技术的支持下，实现对配电业务的远程智能化控制。因为客户端对于电力的需求逐渐增加，并且需求表现出不平衡的特点，在此系统支持下，操作人员可以利用SCADA视图收集相关的数据信息，传输给控制中心，储存在智能云盘，然后借助大数据技术等进行分析。之后管理人员可以按照自身需求，对分析结果给出的数据进行检索，这样可以对电力系统出现故障的综合分析。比如，对于电能的计算，因为用户不断增加，用量不断扩大，电网规模也日趋扩大，进行电能计算难度增加，电力系统运行时出现故障的可能也增加。此时借助智能化技术的应用，可以实现对电力系统的远程检查和缺陷处理，支持对配电运行状况的实时监控，特别是支持进行自动功耗管理，从而提升电力系统运行效率。

PLC技术的应用也支持电力系统实现调度自动化管理。这是一项复杂的系统工程，涉及很多子系统，并且相互之间存在制约关系。比如，借助电气自动化技术实现缺陷目标管理，需要及时发现这个缺陷问题，准确定位，并了解缺陷的类型等信息。之后，PLC系统会在数据库内寻找出对此缺陷的处理方案，优化处理流程的设计，指挥相关设备与人员进行处理，实现一体化管理模式，提高缺陷管理和处理的流畅性以及系统性。同时，在上述过程中，对于缺陷的管理有多种方案，每种方案都可以解决缺陷问题，此时PLC系统主要是对方案的可行性、可靠性、经济性等进行分析，选择最佳方案。特别是电气设备类型多样，可能出现的缺陷问题也很多，给出的缺陷信息也不一致，需要分别进行处理。

4.5 机电一体化

该技术的应用还支持实现机电一体化，主要是可以解决设备运维存在的问题，保证设备运行的稳定性和生产效率。随着网络通信、远程控制等方面技术的不断发展，借助PLC技术也能实现机电一体化发展。比如，某大型电力企业，针对某个生产现场，可以建立远程集控中心，负责管理现场所有的电气设备，重点监管正在运行的设备，这样可以保障生产效率。PLC技术的应用是为了实现对多个设备的同时、实时、远程控制，这样可以提升机电一体化的运维水平，减少人力的支出，减少运维成本。智能控制技术可以收集运行现场传输出的信息数据，集中到一起形成数据库，为每个设备、每个机电一体化体系等，建立实时的数据库，实现数据信息的实时更新，这样不仅可以实时处理问题，也能在后期查询数据，便于对其进行研究与技改。比如某发电机组，借助智控技术进行实时监督，还可以进行趋势分析、实时报警等，实现无人运维。比如，借助PLC系统配合打造生产管理系统，与管理工作配合进行，比如，采集与传输数据信息等，保障数据采集工作的准确性、可靠性；支持进行风险预警，针对性地对不同的风险因素制定各自对应的防范措施，保障工作顺利开展。支持对机械、开关等设备的集中监控，并能下发命令，同时记录所有的运行操作消息，将采集到的信息处理后生成报表，保存在数据库中，并有可溯源性。

5 结语

PLC技术在电力系统自动化工程中的应用，可以代替部分人工劳动，减少人力成本，这样就能够提升电力系统的运行效率，并且合理规避人工操作失误造成的问题。同时，在PLC技术支持下引入智能化程序，可以对电力系统的运行实现高精准度的控制和决策，并支持对电气设备运行数据的收集和分析。未来，企业和科研单位还需要进一步研究PLC技术在电力系统自动化工程的应用，提升自动化控制效果，这样就可以提高电力系统的运行效果和稳定性，从而保证可以稳定供电。