一種智能電網的plc程序控制方法
2023-09-22 23:25:05 2
一種智能電網的plc程序控制方法
【專利摘要】本發明涉及電網負荷控制技術，提供了一種智能電網的PLC程序控制方法，包括以下步驟：步驟1、監視降壓站內的每條總進線，以採集每條總進線中各負荷迴路的實時功率；步驟2、根據所述各負荷迴路的實時功率計算出每條總進線的累積功率和，或預測未來某一時間段的預測需量，並把所述累積功率和或預測需量與設定的最大需量進行比較；步驟3、當有總進線的功率和或未來某一時間段的預測需量大於設定的最大需量時，切除/閉鎖相應迴路的負荷。所述的PLC程序控制方法能在負荷超出最大設定值時自動對相應的負荷進行切除或閉鎖，以此來達到線路的實際需量不超過設定的最大需要量，從而達到降低生產成本的要求。
【專利說明】—種智能電網的PLC程序控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電網負荷控制技術，尤其涉及一種智能電網的PLC程序控制方法。
【背景技術】
[0002]智能電網的PLC系統主要負責對各迴路的當前需量的實時監測和數據的採集，並實時的計算出與最大需量之間的裕度，顯示在畫面上供值班人員查看，同時，還需要根據現有數據進行需量預測，一旦預測需量超過最大需量的預警值(可根據需要設定多級限值)時，PLC能發出報警指令並送往能源中心、生產總調度室、與負荷控制相關的分廠級調度室內後臺系統，經過後臺系統轉換成比較直觀的聲音報警及彈出報警事件，提醒調度人員進行負荷操作。
[0003]如何使PLC程序的控制系統能在電網超出預設值時及時準確地進行操作控制，使得超負荷問題能及時解決，是值得研究的問題。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題在於提供一種智能電網的PLC程序控制方法，旨在解決在電網中出現超出負荷值時能對相應負荷迴路進行切除或閉鎖操作。
[0005]本發明是這樣實現的，一種智能電網的PLC程序控制方法，包括以下步驟:
[0006]步驟1、監視降壓站內的每條總進線，以採集每條總進線中各負荷迴路的實時功率；
[0007]步驟2、根據所述各負荷迴路的實時功率計算出每條總進線的累積功率和，或預測未來某一時間段的預測需量，並把所述累積功率和或預測需量與設定的最大需量進行比較；
[0008]步驟3、當有總進線的功率和或未來某一時間段的預測需量大於設定的最大需量時，切除/閉鎖相應迴路的負荷。
[0009]進一步地，所述步驟3後還包括步驟4:發出需要進行一級負荷工藝調整的報警提醒。
[0010]進一步地，所述步驟I前還包括以下步驟:檢測每條總進線下的各個負荷迴路的切除標誌位是否為可切除標誌，只有負荷迴路的切除標誌位為可切除標誌時才能進行切除操作。
[0011]進一步地，所述步驟2中，預測未來某一時間段的預測需量的方法為:當檢測到某一時刻t的電度值超過設定值時，將其與前一時刻的電度值進行比較，計算出電度值在兩個時刻之間變化的斜率K，根據所述斜率K計算出未來某一時間段的電度值，並進一步與該時間段的時長求得該時間段的功率值。
[0012]進一步地，所述步驟3中，在進行負荷切除/閉鎖時，先切除/閉鎖對實際生產的情況影響不聞的等級的負荷迴路。
[0013]進一步地，所述步驟3中，進行切除/閉鎖時，先切除/閉鎖本總進線內的負荷迴路，只有在本總進線內的負荷迴路都被切除/閉鎖後，才對其它總進線的負荷迴路進行切除/閉鎖操作。
[0014]進一步地，所述步驟3中具體包括如下步驟中的任一步驟，
[0015]步驟301:當檢測到一個一分鐘內的功率值超預測需量時，開始預測未來某一時間段的功率值，並通過實時可切除負荷的百分比與所述未來某一時間段的功率值判斷是否啟動快速切除操作；進行一次切除負荷迴路後，每間隔一固定時間段重複上述的判斷動作，決定是否需要啟動下一次快速切除操作，以此方式直至切除全部可切除的負荷迴路；
[0016]步驟302:當檢測到一個一分鐘內的功率值超預測需量時，開始預測未來某一時間段的功率值，當未來某一時間段的功率值接近預測需量時，啟動快速切除操作，一次性完成負荷迴路的切除；
[0017]步驟303:當檢測到一個一分鐘內的功率值超預測需量時，開始預測未來某一時間段的功率值，並通過實時可切負荷的百分比與所述未來某一時間段的功率值判斷是否啟動快速切除操作；進行一次切除負荷迴路後，當再出現未來某一時間段的功率值接近預測需量時，啟動快速切除操作，完成負荷迴路的切除。
[0018]本發明與現有技術相比，有益效果在於:通過採用PLC程序對電網進行控制，在檢測到存在總進線的功率和超出預測需量時，自動對相應負荷迴路進行切除或閉鎖操作，以此來達到線路的實際需量不超過設定的最大需要量，從而達到降低生產成本的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明智能電網的PLC程序控制方法提供的流程圖；
[0020]圖2是本發明智能電網的PLC程序控制方法的邏輯框圖；
[0021]圖3是預測未來某一時間段功率值的方法示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0023]結合圖1、圖2所示，為本發明一較佳的實施例，一種智能電網的PLC程序控制方法，包括以下步驟:步驟1、監視降壓站內的每條總進線，以採集每條總進線中各負荷迴路的實時功率；步驟2、根據所述各負荷迴路的實時功率計算出每條總進線的累積功率和，或預測未來某一時間段的預測需量，並把所述累積功率和或預測需量與設定的最大需量進行比較；步驟3、當有總進線的功率和大於預測需量時，切除/閉鎖相應迴路的負荷。
[0024]在智能電網中，PLC程序以拓撲圖進行組網，各個總進線掛接在1000M的雙乙太網環網上面，相互之間可以通過各自控制站上的Ethernet/IP模塊來實現數據的交換功能，以達到資源共享的目的。每個負荷控制總站下面根據現場工藝的情況分成若干個子站，子站直接參與到負荷迴路的控制。各子站與其本身的負荷控制總站之間也是通過1000M的乙太網環網連接，並利用其本身的乙太網接口來實現與負荷控制總站之間的數據交換。
[0025]所述PLC程序控制方法採用模塊化的方式進行控制，把每一總進線創建一個單元模塊。PLC程序在進行控制時可以採用的控制方式分為手動和自動兩種，並設置一個手/自動切換按鈕開關，同時設置兩個開關按鈕，三個開關的級別相同，一個按鈕為屏蔽手動方式下當需量超標時禁止切負荷指令產生；另外一個當需量超標時禁止閉鎖啟動負荷迴路指令產生。選擇人工方式操作時，系統會根據預測需量提供報警，提示操作人員進行相應的負荷控制措施，通過人工切除部分二三級負荷，或者控制一級負荷。當選擇自動方式操作時，系統預測需量超標，將會驅動各站內的控制PLC,實現對即將尚未啟動的二三級負荷進行閉鎖，同時根據實時需量(即各負荷迴路的累積功率和)大小進行二三級投運負荷的切除，如果二三級負荷的控制不能解決預測需量超標問題時，可通過報警方式提醒操作人員，需要進行一級負荷的工藝調整工作，由調度根據生產情況進行工藝調整。
[0026]當某個供電區域內的發電機出現跳機時，PLC程序控制系統能夠根據預測的最大需量要求，根據電網的網絡拓撲結構，有選擇的進行負荷切除，從而實現最大需量定值的精確控制，達到節能降費目的。
[0027]所述步驟I前還包括以下步驟:在各負荷迴路中設置是否可進行切除操作的切除標誌位，各負荷迴路的切除標誌位根據實現需要可以通過上位機進行參數的修改，即可切除和不可切除之間可進行變化，在切除前需要判斷該負荷迴路的切除標誌位是否為可切除標誌，負荷迴路的切除標誌位為可切除標誌時才能進行切除操作，負荷迴路的切除標誌位為不可切除標誌時不能進行切除操作。PLC採集關口的實時電度值作為計算功率的基準值，一分鐘的電度值可以通過兩個時間間隔為60s的值求得。
[0028]在所述步驟3中，進行切除/閉鎖前，需要將各個負荷迴路根據影響實際生產的情況進行高低等級劃分，在進行負荷切除/閉鎖時，先切除/閉鎖對實際生產的情況影響不高的等級的負荷迴路。在進行切除/閉鎖時，先切除/閉鎖本總進線內的負荷迴路，只有在本總進線內的負荷迴路都被切除/閉鎖後，才對其它總進線的負荷迴路進行切除/閉鎖操作。無論何時都是首先考慮將低級別的負荷切除掉。比如，進行分級時可以分為四個級別，分別為0、1、2和3，其中O級表示該負荷只監視不考慮控制，主要為發電機；I級負荷表示與生產工藝相關，有閉鎖要求，其動作必須和工藝相結合；2級負荷為大型電機負荷；3級為次要負荷，不影響實際的生產。在PLC程序中，可以專門為每路負荷設備開闢一個存儲寄存器，用來存放其本身的級別。該值可接收監控後臺的修改，操作人員可以根據不同的工藝需求更改其值。
[0029]考慮到電網內的母線並列時需量控制較難操作，可通過以下兩種方式進行需量的預測。
[0030]A、提供壓負荷預測功能
[0031]在母線並列操作前，需人工在後臺畫面調出負荷預測仿真界面，按照實際母線並列操作進行模擬，後臺將按照並列操作後的系統計算進線的需量。如該需量值大於或等於標準值則必須壓負荷至低於標準值時方可進行並列操作。
[0032]操作前，必須在壓負荷操作後至少15分鐘，再次核實需量是否低於標準值。為了防止誤操作，在該操作過程中，監控畫面將彈出一個窗口畫面並提示「十五分鐘內不能進行母線並列操作」，同時設定時間倒計時。
[0033]B、模擬後的需量計算公式
[0034]將需要並列的兩條進線的負荷需量疊加起來，並預測出是否超某條進線的設定值或超多少值。[0035]由於智能電網內各個總降壓內都有多條總進線，並且各級母線都採用單母線分段或多母線分段的運行方式，因此，各子站區域內的終端設備可能有多種方式屬於某一條進線，但是在同一時刻它只能唯一屬於一條進線多帶的負荷。因此首先我們需要按照各個總降壓內每路負荷迴路的網絡拓撲圖，先推導出該路負荷可能會屬於那一條進線，同一路負荷可能有多種方式的路徑數據同一條進線，但是在同一時間內一定是唯一一條路徑成立的。根據每個總降壓進線的條數N，我們給每個負荷設備分配N個存儲標誌位的區域。若對應存儲區內的標誌位為1，則表明此時該負荷迴路屬於其對應的進線。
[0036]按照一條進線創建一個獨立的程序塊，先通過判斷該進線下的標誌位存儲區內的值來判斷負荷迴路是否屬於該進線，然後計算該條進線下所有標誌位為I的負荷迴路的實時需量總和，並與設定的值來進行比較，決定該線路上需量是否超過設定值，然後根據事先設定好的負荷等級分類來實現負荷迴路的閉鎖和切除。
[0037]按照上述的方法，將需要監視和控制的迴路可能屬於那條進線的網絡拓撲邏輯全部統計出來，然後再根據進線的條數N，給每個負荷迴路分配N個線路標誌位存儲區域，對同一個負荷迴路在同一時間內，N個線路標誌位存儲區只有一個為「1」，其他的為「0」，「I」表示屬於該線路，「O」表示不屬於該線路。
[0038]考慮到有些總降壓站的進線存在T接點問題，並且其對外只有一個最大需量計算點，因此我們需要將其綜合起來考慮。針對這種情況，將存在T接點的進線放在一個總降壓主控PLC中進行最大的需量的計算、預測以及閉鎖、切除指令的生成。然後再將屬於另外一個總降壓的負荷迴路指令傳輸給另外一個總降壓主控PLC。此時屬於另外一個總降壓下的切除負荷需要通過其本身的總降壓主控PLC來下發。針對負荷的切除順序時，遵循和二降壓負控系統相同的原則:先切除進行需量計算和預測主控P L C所屬的那個總降壓區域內的負荷，在考慮該T節點中另外一個總降區域內的負荷。
[0039]所述步驟3中具體包括如下步驟中的任意一個步驟:
[0040]步驟301:按分多級的方案進行切除，此種方式能夠做到負荷的平衡切除。當檢測到一個一分鐘內的功率值超預測需量時，開始預測未來某一時間段的功率值，比如，未來某一時間段的值為X分鐘，X的值可通過上位機根據生產情況進行調整，並通過實時可切除負荷的百分比與所述未來某一時間段的功率值判斷是否啟動快速切除操作。進行一次切除負荷迴路後，每間隔一固定時間段重複上述的判斷動作，決定是否需要啟動下一次快速切除操作，以此方式進行循環，直至切除全部可切除的負荷迴路，並產生畫面聲音報警，以提示人工介入。所述的間隔一固定時間段可以設置為2分鐘。該方案容易實現小負荷的切除，在負荷沒有劇烈變動的情況下，對系統的影響小。但由於每次切除的負荷比較小，並且間隔兩分鐘，當出現高負荷運行基礎下再出現負荷突增情況時，容易發生切除負荷不足導致需量超標。
[0041]步驟302:—次性切除所有可切除的負荷。當檢測到一個一分鐘內的功率值超預測需量時，開始預測未來某一時間段的功率值，當未來某一時間段的功率值接近預測需量時，啟動快速切除操作，一次性完成負荷迴路的切除。所述未來某一時間段可以設定為X分鐘，X值可通過上位機根據生產進行調整。該方案適用於可切負荷較少的情況，確保需量不超標的把握大，切除負荷啟動的次數最少。可以躲過嚴重負荷突增的情況。但切除負荷最大，可能會對生產產生不利的影響。[0042]步驟303:結合上述的兩種方案，最多進行兩次切除。當檢測到一個一分鐘內的功率值超預測需量時，開始預測未來某一時間段的功率值，並通過實時可切負荷的百分比與所述未來某一時間段的功率值判斷是否啟動快速切除操作；進行一次切除負荷迴路後，當再出現未來某一時間段的功率值接近預測需量時，啟動快速切除操作，完成負荷迴路的切除。所述未來某一時間段可以設定為X分鐘，X值可通過上位機根據生產進行調整。該方案為介於上述兩種方案之間的平衡方案。
[0043]預測未來某一時間段的功率值的方法為:當檢測到某一時刻t的電度值超過設定值時，將其與前一分鐘的電度值進行比較，計算出斜率K，根據所述斜率K計算出未來某一時間段的功率值，所述功率由電度值與相對應的時間求得出。
[0044]具體地，切除負荷的啟動條件如下:
[0045]1、引入門檻啟動值，該值可通過人機界面設定，當實時傳輸到PLC中的一分鐘需量值低於該門檻值時，不進行啟動負荷切除的判斷，當高於門檻值時，則立即啟動負荷切除的判斷程序。
[0046]?、負荷切除判斷程序
[0047]如圖3所示，當在t時刻檢測到一個一分鐘電度值超過設定值時，此時馬上將其與前一分鐘的值做比較，計算斜率κ，κ可以通過人工設置上限值，以該斜率K為依據計算出未來t+Ι和t+2時刻的值，以t時刻為基點預測出包含t、t+l、t+2這三個時刻點的最近的10個電度值，可以預測從t-12到t-3之間的10個電度值，主要為:
[0048]第一個預測值t-3、t-2、t_l、t、t+l、t+2六個時刻值之和，當該值超出設定值A*X%時，A為設定值與時間的乘積，時間為6分鐘，X為一百分比值，啟動負荷快切，切除B*Y%，B為實際可切負荷實時值，Y為一百分比值，此處的X和Y值都可以通過上位機畫面進行調整，也可以通過程序計算得到，`計算時需要考慮剩餘時間、負荷超出量等因素的影響。
[0049]以此類推:
[0050]第10個預測值為從t-12到t+2時刻的15個值之和，當該值超出設定值A*X%時，A為設定值與時間的乘積，時間為15分鐘，X為一百分比值，啟動負荷快切，切除B*Y%，B為實際可切負荷實時值，Y為一百分比值，此處的X和Y值都可以通過上位機畫面進行調整，也可以通過程序計算得到，計算時需要考慮剩餘時間、負荷超出量等因素的影響。
[0051]程序計算切除負荷量計算公式為:t_12到t-3之間超設定值時，切除負荷公式C-D-Et，其中，C為t-12/t-3到t+2的值之和，D為標準值，Et為判據值(可設定值，對應每個時刻的設定值O~10)。PLC程序控制系統是時刻計算並判斷上述10種條件，只要任何一種滿足條件則啟動對應的快速切除操作，當出現多個判斷依據都滿足條件時，以時間最晚的一個為切除標準。PLC系統是時刻計算判斷上述10種條件，只要任何一種滿足則啟動對應的快切，當出現多個中判據都滿足條件是，以時間最晚的一個為切除標準。
[0052]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種智能電網的PLC程序控制方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟1、監視降壓站內的每條總進線，以採集每條總進線中各負荷迴路的實時功率； 步驟2、根據所述各負荷迴路的實時功率計算出每條總進線的累積功率和，或預測未來某一時間段的預測需量，並把所述累積功率和或預測需量與設定的最大需量進行比較； 步驟3、當有總進線的功率和或未來某一時間段的預測需量大於設定的最大需量時，切除/閉鎖相應迴路的負荷。
2.根據權利要求1所述的智能電網的PLC程序控制方法，其特徵在於，所述步驟3後還包括步驟4:發出需要進行一級負荷工藝調整的報警提醒。
3.根據權利要求1所述的智能電網的PLC程序控制方法，其特徵在於，所述步驟I前還包括以下步驟:檢測每條總進線下的各個負荷迴路的切除標誌位是否為可切除標誌，負荷迴路的切除標誌位為可切除標誌時才能進行切除操作。
4.根據權利要求1所述的智能電網的PLC程序控制方法，其特徵在於，所述步驟2中，預測未來某一時間段的預測需量的方法為:當檢測到某一時刻t的電度值超過設定值時，將其與前一時刻的電度值進行比較，計算出電度值在兩個時刻之間變化的斜率K，根據所述斜率K計算出未來某一時間段的電度值，並進一步與該時間段的時長求得該時間段的功率值。
5.根據權利要求1所述的智能電網的PLC程序控制方法，其特徵在於，所述步驟3中，在進行負荷切除/閉鎖時，先切除/閉鎖對實際生產的情況影響不高的等級的負荷迴路。
6.根據權利要求1所述的智能電網的PLC程序控制方法，其特徵在於，所述步驟3中，進行切除/閉鎖時，先切除/閉鎖本總進線內的負荷迴路，只有在本總進線內的負荷迴路都被切除/閉鎖後，才對其它總進線的負荷迴路進行切除/閉鎖操作。
7.根據權利要求1所述的智能電網的PLC程序控制方法，其特徵在於，所述步驟3中具體包括如下步驟中的任一步驟， 步驟301:當檢測到一個一分鐘內的功率值超預測需量時，開始預測未來某一時間段的功率值，並通過實時可切除負荷的百分比與所述未來某一時間段的功率值判斷是否啟動快速切除操作；進行一次切除負荷迴路後，每間隔一固定時間段重複上述的判斷動作，決定是否需要啟動下一次快速切除操作，以此方式直至切除全部可切除的負荷迴路； 步驟302:當檢測到一個一分鐘內的功率值超預測需量時，開始預測未來某一時間段的功率值，當未來某一時間段的功率值接近預測需量時，啟動快速切除操作，一次性完成負荷迴路的切除； 步驟303:當檢測到一個一分鐘內的功率值超預測需量時，開始預測未來某一時間段的功率值，並通過實時可切負荷的百分比與所述未來某一時間段的功率值判斷是否啟動快速切除操作；進行一次切除負荷迴路後，當再出現未來某一時間段的功率值接近預測需量時，啟動快速切除操作，完成負荷迴路的切除。
【文檔編號】G06Q10/06GK103825271SQ201410091380
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月13日 優先權日:2014年3月13日
【發明者】丁建義, 林峰平, 張孝山, 鄢軍華 申請人:深圳市康必達控制技術有限公司