基于PLC實現微電網電流檢測

黃民改，王華鮮

河南省工業學校機電系，河南鄭州 450011

微電網是一種由負荷和微型電源共同組成的系統，相對于外部大電網表現為單一的受控單元，并同時滿足用戶對電能質量和供電安全等方面的要求。為了微電網能安全可靠的運行必須對其電能質量進行有效的監控。本文探討了PLC在微電網電流保護中的應用。

1 微電網基本結構

微電網的基本結構：包含了一組放射形饋線，饋線上分布著各式的負荷和分布式電源，在起始端有一個公共耦合點。

其中一些饋線帶有敏感負荷，為保證供電的可靠性，帶有各自的分布式電源。其余沒有重要負荷的則沒有設置本地電源。分布式電源是微電網中的電源，具有重要組成部分。

2 模擬量模塊的設置

傳感器測量的線電壓和線電流的瞬時值傳送給PLC的模擬量輸入模塊。我們設置傳感器只測量兩相線電壓和兩相線電流，第三相是根據平衡條件下三相電壓和三相電流之和為零計算出來的，選用由西門子公司生產的SM331有8個輸入點，量程卡選擇C位置對應于4線制變送器電流輸入。測量型號選擇“4DMU”，測量范圍選擇0至20mA為單極性，量程為0至27648。其余4個沒有使用的通道選擇“取消激活”減少模塊的掃描時間。

關于測量精度和轉換時間是成反比的關系，也就是精度越高轉換時間越長意味著系統響應越慢，SM331采用積分式A/D轉換器，積分時間越長精度越高，快速性就越差。

3 計算有功和無功功率

傳感設備測量的值傳送給SM331模擬量輸入模塊，模塊的輸出值經過計算才能對應實際的物理量，需要找出被測物理量與A/D轉換后的數字之間的比例關系，轉換關系如圖1所示。

圖 1 模擬量與轉換值的關系

其中傳感器的量程是-380至+380（V），它的輸出信號時4至20mA的電流信號。SM331將0至20mA的電流信號轉換為數字0至27648，設轉換后的數字為N。

V就是實際的負荷電壓值,逆變電流的轉換公式和電壓一樣。通過數學運算公式可等效為：

其中一項的電壓計算程序實現如下所示：

轉換后實際的線電壓值vab存放在地址VD116中，vbc存放在VD216中，vca存放在VD316中。逆變電流值ia、ib和ic分別存放在地址VD416、VD516和VD616中。現在的電壓和電流就可以進行有功和無功功率的計算了。

在PLC中有功功率計算實現的程序如下：

總的有功功率存放在VD228中。

無功功率計算實現的程序在此略。計算后的無功功率存放在VD536中。

4 顯示實時測量值

測量以及計算值可以在PLC中實現，但是PLC并不具備顯示的功能，要想直觀的看到實時值需要使用人機界面來實現。我們選用了RSView32進行人機界面的組態。在RSView32開發界面中需要創建一個趨勢，它以視圖方式表示實時或歷史記錄的標記數值。標記是本機內存或設備里一個變量的邏輯名，其中從可編程邏輯控制器等外部資源中接受數據的標記稱為設備標記，我們需要8個標記分別是三相的線電壓和線電流，以及有功功率和無功功率。這些標記已經在PLC中定義，可直接從PLC的地址中引入到RSView32標記數據庫，標記類型也是在PLC中以及定義過的。

點擊“標記瀏覽器”中的“其他數據庫”會出現一個操作畫面，通過這個畫面的一些選項我們從外部資源選擇了8個設備標記，在趨勢畫面運行時就可以通過圖形觀測線電壓、線電流以及有功和無功功率了。但是，PLC傳送過來的是數字量離散值，需要設置掃描類型也就是采樣周期，每隔一個采樣周期采集一次數值，或者可以和PLC的采樣周期同步。這要根據具體的要求來定，我們選擇的是C類型。

5 結論

微電網的特性非常適合于我國的國情，在國家政策、資源儲備以及供電可靠性上，作為大電網的有效補充，顯現了很多有點，正在引起廣泛的關注。而PLC有著很強的通用性，編程簡單、使用壽命長等優點，以及方便的于人機界面通信，可通過人機界面顯示測量數據。但PLC的CPU掃描周期相對較長，很難實現對微電網中電力電子裝置的實時控制，這是以后需要改進的方面。

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