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自动控制在电力设备上的应用

2017-10-17 09:31:20本网

  郑州工业安全职业学院从彬随着现代控制技术和计算机技术的飞速发展,自动控制技术在电力设备上得到了广泛应用,使得整个电力设备控制过程实现了计算机监测、控制和管理,完成了高质量、低成本、稳定可靠的运行方式。PLC具有通用性好、可靠性高、安装灵活、扩展方便、性价比高等系列优点,而且其总线与网络能力越来越强,可方便地与上位机组成控制系统,因此PLC在电力设备上得到了广泛应用。

  使用PLC控制系统不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算和数据处理等功能,而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系。

  二、自动控制技术在电力设备上应用的主要问题传感器典型故障。PLC是通过传感器、限位开关等对外部设备进行监控的,旦传感器元件失灵或误动作,PLC也将进行误动作或不动作。传感器的常见故障有:传感器卡死,传感器的输出不随被测量值的变化而变化,保持一个恒定的输出值;传感器脉冲性故障,传感器的输出突然出现很短时间的突变后又恢复正常;传感器的增益变化,传感器的输出增益衰减或增大;传感器断线,传感器处于断开的状态;传感器恒偏差,传感器的输出信号和实测值存在较大偏差。

  硬件设计故障。针对原硬件的使用情况,在原设计系统中充分进行硬件的开发利用,实现新的功能。

  软件故障。对原有软件的些子程序进行完善性编程,增加和加强故障诊断数据存储和通讯功能,便于系统故障诊断的进行。

  三、自动控制技术在电力设备应用上的应对措施初期模型模拟。状态监测中常用并且有效地预测控制方法是利用时序模型进行状态模拟预测。在电力设备中,如果把设备某项状态变化的时间序列看作一个随机序列,而将已有的观测值作为样本,则所需要的工作就是利用样本数据建立时序模型,当模型参数确定后,就可以用当前及历史观测值来对设备未来状态进行预测。

  采用建立模糊动态模型,以小区域控制模型代替大区域控制模型,提高系统控制和响应精度,从而获得全控制范围高精度的动态响应,保证系统能够满足生产要求。

  利用观测器进行故障诊断。观测器和滤波器用于故障诊断实质上是用状态重构的方法来实现状态估计,构造和状态相关的残差信息使其中包含故障信息,基于残差分析来进行故障检测和隔离。

  诊断策略为感器工作正常时,各观测器的残差只受噪声的影响而在0值附近波动,某一传感器出现故障将在观测器的残差中体现出来。

  利用误差检测技术进行故障检测。故障检测最基本和有效的方法是对测量信号偏离期望值的误差程度进行检测,这种检测技术通常通过对测量信号设置上、下限来实施。测量信号的值落在上、下限设定的区间时,认为信号正常,反之,认为信号不正常。另外,测量信号的变化速率也是检测故障状态的有效方法,信号的变化速率高于上限或低于下限则认为系统处于故障状态。

  闭环辨识操控。闭环辨识可分为间接辨识法和直接辨识法两种,间接辨识法即首先获得闭环系统模型,在此基础上利用反馈通道上的控制器模型,从中导出前向通道模型;直接辨识法即利用前向通道的输入输出数据,直接建立前向通道的数字模型,反馈通道的控制器模型可以未知。系统控制要求辨识必须在闭环状态下进行,如研究参数自适应控制问题时,辨识和控制是有机结合的,这时的辨识定要在闭环状态下进行,以便实时修改控制规律。

  执行器故障诊断。执行器是过程控制中较薄弱的环节,其故障是控制系统中常见故障之一。执行器的常见故障有反馈与指令间偏差过大,执行器输出出现突变型或缓变型偏差,增益逐渐衰减,执行器振荡执行器卡死故障等。执行器出现黏滞-滑动故障现象时,据该过程中速度变化事件的频率分布的变化进行诊断,如发生黏滞-滑动时速度频率分布图明显出现变化,利用阀杆速度的均值和方均根的增大来诊断这种故障,能很方便地诊断出来。二者之间的关系视分布频率图的形状而定,在理论上,速度均值和均方根间的比率与阀杆运动速度大小的发生频率分布图形状有关。

  开发新型硬件设备。自动控制系统装置的硬件设计实现的功能有很多,其中主要的有在线监测自动调节系统调节品质并给出评价,如衰减率、过渡过程时间、超调量、静态偏差、动态偏差等指标;控制系统闭环辨识;诊断控制系统是否处于最优整定状态,分析其原因,并给出建议措施;判断控制系统中一些重要信号是否正常工作,给出报警并分离出故障传感器,提出建议和应采取的措施;判断控制系统中执行机构是否工作正常,如执行机构出现故障时,给出相应的报警和建议。装备硬件的设计构成可采用多种方案,所以开发新型的硬件设备可实现多功能的操控。

  开发新型程序。控制系统装备的软件从总体上可分为三大部分数据采集模块:图形显示模块、在线诊断分析模块、历史数据分析模块。其中图形显示、在线分析程序是软件的核心部分,作为整个软件的主程序数据采集程序是软件运行的前提条件,是整个软件的后台程序;历史数据分析程序作为软件的离线分析工具。

  随着电力系统技术与装备不断发展,对于电力设备可靠性和安全性的要求也不断提高,迫切需要迅速准确地对电力设备进行故障诊断,防事故于未然。然而随着电力系统设备的大型化、复杂化和电力运行设备的增多,其运行状态不断发生变化,实施电力设备故障预测与诊断控制的任务,就是在电力设备运行过程中或在基本不拆卸的情况下,采用各种测量、分析和判别方法,结合设备的历史状况和运行条件,弄清设备所处的客观状态,为提前发现故障和解决故障提供可靠依据。本文,笔者通过对电力设备用自动控制体系的研究,指出目前的主要问题点,并提出相应的应对措施,为以后在电力设备中更好地应用自动控制系统建立了一定的基础。S3

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