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关键词 PLC分级递阶控制 变电站 智能技术
1引言
众所周知变电站是电力系统中不可缺少之重要环节，由于它担负着电能转换和电能重新分配之繁重任务，对电网之安全和经济运行起着重要之作用[阳光电子学校维修专家友情提示]。但是，现存之许多老式变电站由于存在安全性、可靠性不能适应电力系统实时控制等一系列缺点而无法满足电力系统现代化之各项要求[阳光电子学校维修专家友情提示]。因此提出一种安全、可靠、能提高电力系统运行、管理水平之变电站综合自动化设计方案已成为一项十分紧迫之任务[阳光电子学校维修专家友情提示]。目前，已经实际运行之综合自动控制系统有：LAS系统、基于CAN/LON网之分散分布式变电站控制系统等，它们在实际应用中取得了较好之成效，但也存在着技术和经济上之各种缺点[阳光电子学校维修专家友情提示]。本文在研制智能型有载调压变压器监控系统之基础上，从变电站综合自动化发展之大方向(即从集中控制型向分散(层)网络型发展；从专用设备向平台发展；从传统控制向综合智能方向发展)出发，提出了一种新型之变电站综合自动控制系统结构设计方案，可应用于变电站综合自动控制系统中，有着广泛之应用前景[阳光电子学校维修专家友情提示]。
变电站综合自动化括之内容很多，它是将变电站之二次设备(控制信号、测量保护、自动装置及远动装置等)利用计算机技术、现代通信技术经过功能组合和优化设计，对变电站执行自动监视、控制和协调之一种综合性之自动化系统[阳光电子学校维修专家友情提示]。以下仅以变压器有载调压监控系统为例，说明PLC分级递阶控制这种结构体系在变电站综合自动控制中是有效、可行之[阳光电子学校维修专家友情提示]。
2PLC分极递阶控制系统之结构
可编程控制器(PLC)被称为现代工业控制之三大支柱(PLC、机器人和CAD/CAM)之一，具有可靠性高，易于控制，编程使用简单，性价比高，环境适应性强等特点，已被广泛地应用于控制领域，在变电站综合自动控制中也已有应用[阳光电子学校维修专家友情提示]。但是PLC在数据、信息处理与图象显示等方面仍显不足，还无法与计算机相比，因而未能充分发挥其强大功能，一般只是用PLC对开关量进行控制[阳光电子学校维修专家友情提示]。但近年来随着PLC通信网络功能之不断增强，已可以方便之将PLC与计算机连接[阳光电子学校维修专家友情提示]。利用计算机运算速度快，信息处理方便，显示性能高之优点，将其作为上位机，行使管理功能，与PLC形成一个优势互补之分级递阶控制系统[阳光电子学校维修专家友情提示]。这样，PLC就可以执行复杂之控制职能，从而可以对变电站进行 优综合控制[阳光电子学校维修专家友情提示]。
分级递阶控制思想之实质是将一个大之控制系统按功能或结构进行层次分配，将全系统之监视和控制功能划属于不同之级别去完成，各级完成分配给它之功能，并将有关信息传递到上一级，接受上一级管理[阳光电子学校维修专家友情提示]。综合控制功能由 高一级决策执行，各级之工作相互协调，力求整个控制系统达到 佳效果[阳光电子学校维修专家友情提示]。
分级递阶控制依据“层次越高，智能越高，控制精度越低；层次越低，智能越低，控制精度越高”之拟人之原则进行设计[阳光电子学校维修专家友情提示]。基于PLC之分级递阶控制系统共分为三级：组织级、监控/协调级和执行级[阳光电子学校维修专家友情提示]。其系统结构框图如图1所示[阳光电子学校维修专家友情提示]。
(1)组织级(Organization Level)这是整个系统之 高级，其智能程度 高，执行组织管理决策之智能，对下进行指导和监控[阳光电子学校维修专家友情提示]。该级对上通过人机接口与管理人员进行友善之人机对话，执行管理决策之职能[阳光电子学校维修专家友情提示]。对下监视、指导协调级之所有行为[阳光电子学校维修专家友情提示]。其智能程度 高，但精度不高，宜粗不宜细，以便进行宏观指导[阳光电子学校维修专家友情提示]。该级还可以根据实际生产过程和环境等信息，采用人—机结合之方式自动或半自动之提出合理之控制目标或指标，形成相应之命令或任务向低层下达[阳光电子学校维修专家友情提示]。这部分通常由高功能之计算机来完成[阳光电子学校维修专家友情提示]。
(2)监控/协调级(Coordination Level)该级主要根据组织级之命令协调下位PLC之运行，避免下位PLC发生冲突，并将下位PLC之信息传输到上位计算机[阳光电子学校维修专家友情提示]。监控/协调机既可以是工业控制计算机也可以是主PLC或PLC终端，可根据控制要求进行选择[阳光电子学校维修专家友情提示]。
(3)执行级(Executive Level)这是控制系统之 低级，执行现场控制功能，是自动控制系统中控制之关键级[阳光电子学校维修专家友情提示]。该级智能 低，但可靠性、控制精度和实时性要求 高，因而PLC正是 佳选择[阳光电子学校维修专家友情提示]。同时，该级之PLC可通过现场总线与上位之监控协调级连接进行实时之在线控制和协调[阳光电子学校维修专家友情提示]。现场总线技术一般采用塌陷结构，使用开放系统互连(OSI)参考模型之低层协议，因而结构简单，实时性强[阳光电子学校维修专家友情提示]。
上述结构，利用计算机运算速度快，信息处理功能强大之优势，使计算机集中管理各控制子系统，对现场信息进行综合处理，给出 优解决方案[阳光电子学校维修专家友情提示]。同时，控制级计算机可以通过局域网与其它计算机相连，既可以实现资源共享，又可以使不同系统在统一调度下，协调工作，减少资源浪费[阳光电子学校维修专家友情提示]。下位PLC或远程工作站分散后进行连网，这样，执行级各控制器件就可在现场实现分散控制，并通过网络将信息传递到上位控制机，使上位机进行集中管理[阳光电子学校维修专家友情提示]。即使下位PLC或远程工作站个别设备出现故障，也不会导致整个系统之瘫痪，整体性能好，运行可靠[阳光电子学校维修专家友情提示]。
3PLC分级递阶控制系统在变电站综合控制系统中之应用
当前，已有变电站将PLC引入控制系统中，但是仅仅利用PLC对开关量进行控制，如对有载调压变压器分接开关之调节，并联补偿电容器之投切等[阳光电子学校维修专家友情提示]。远没有充分发挥PLC之强大功能[阳光电子学校维修专家友情提示]。
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