基于PLC控制的供电系统分时段节能技术研究

基于PLC控制的供电系统分时段节能技术研究【摘要】很多的用电负荷的特点都是波动性大，具有周期性变化。如果采用一台变压器供电，会大大降低变压器运行的效率，浪费大量的电能。如果采用两台变压器分时段切换控制供电，可以达到节能的目的。文章以某学校供电系统为例，将plc在校园供电系统进行分时段节能控制的情况详细地叙述出来，并绘制了相关的程序流程图和部分plc控制程序。希望能够为其他的具有类似变化规律的负荷提供借鉴。

【关键词】plc控制；供电系统分时段节能；技术研究

引言

社会的进步和科学技术的飞速发展，使得人们越来越重视能源的应用。当然想要从根本上促进能源问题的解决，除了开发新的能源，还要提倡能源的节约，这也是目前最有效的直接性措施之一。当然努力总是会有成果的，我们在节能技术和产品的研究上能取得了不错的成绩

电能的节约，不仅要促进人们节能意识的提高，更是要积极研究相关的节能产品。日常生活中，许多用电部门如学校、居民小区和部分厂矿企业，用电负荷具有很明显的特点，如昼夜负荷落差大、呈周期性变化等，依据上面的这些特点，本文对相关供电系统进行了电气改造，通过对两台变压器实行基于plc的分时段控制，达到了节能的目的。

1 对用电负荷率规律的分析

有些用电单位像是学校或居民小区，其用电负荷具有鲜明的周期性，昼夜负荷落差大。对于居民小区，负荷率最高的阶段则是早晨6：00—8：00、中午11：00～14：o0以及晚上17：00～23：0o；而在其它时间，随着小区居民的外出工作和就寝，变压器的负荷率也就变的很低。对于学校，7：o0—16：00之间就是学生上课的时间，这也是负荷率最大的时候，负荷率在70％左右，随着学生下课，一些老师下班，也就是l6：o0以后负荷率降至40％左右，而学生晚上睡觉的时候2l：3o以后负荷降到了最低点，变压器的负荷率也只有20％左右，同时，学校在周末和寒暑假期（大约150天），负荷率也会很低。

供电系统中变压器的效率和损耗是与其负荷率是相关的，其关系如图1所示。从图中可以看出，负荷率在50％——60％之间效率最高。其中图中铜损和铁损是变压器损耗的两个部分，其中铁损只取决于变压器的材料和制作工艺，与负荷没有任何关系，所以说铁损是常量；而铜损却和负荷率的平方成正比，当负荷率降低时，铜损也随之减少。但是变压器的铁损并没有任何变化，它有可能成为损耗的主体。所以从上面的分析中可以看出只要尽可能地避免变压器的效率特性低负荷率运行和空载运行，就能实现供电系统的节能，从而降低不必要的损耗。

通过观察用电单位用单负荷的周期性特点，不同的供电方式应该用于不同的时段，这样就可以使得变压器负荷率的提高，从而促进节能的实现。比如说，由两台变压器供电给学校，在不同时段用

不同方式运行，即两台变压器同时供电则是在学生上课期间（7：00～21：3o），由一台变压器供电则是在负荷低的时段（2l：30 7：o0、周末和节假日）由一台变压器集中供电。这样做就可以忽略掉一台变压器的铁损，又可以让另一台变压器在较高效率区间运行，从而促进节能的实现。在本文中，将采用两台630kva变压器交替运行与选用一台1250kva变压器独立运行进行比较，一年内可节约的电能达到14380kw ·h，3—5年就可以将多余的投资收回，这样可以带来巨大的经济效益和社会效益。

学校的负荷率的变化是最典型呈周期性变化，下文就是以某个校园的供电系统为案例，将plc在校园供电系统分时段节能控制中的应用进行了具体说明。

2 plc控制下供电系统中的分时段节能

将两台变压器应用于该供电系统中，再结合上文供电系统节能的分析，两台变压器同时供电阶段为负荷高的时候，由一台变压器供电则是在负荷低的时候。变压器的切换运行的实现，结合图2 ，实际就是对qf1、qf2、qf3、qf4以及联络开关km进行协调控制。当需要两台变压器同时供电时，qf1、qf2、qf3和qf4均闭合，km 断开；当需要一台变压器集中供电时，qf1、qf2或qf3、qf4中的～组和km闭合，另一组断开，同时，还应该可以人为地选择由哪一台变压器集中供电。

3 扩大plc中定时的范围

在上文plc的应用过程中白天高负荷时间较长，7：00～2l：30

之间的定时需要l4．5h，晚上是低负荷时期，21：30～7：o0之间的定时需要9．5h，星期六和星期天则需要超长定时，为两天。而在s7—300中定时器的最长定时时间为9990sbl4 ，约为两个多小时，很明显其需要得不到满足，因此应当拓展定时器的定时范围。所以通过利用结合编程过程中的计数器和定时器，扩展定时器的范围，从而实现定时的延长。

4 小结

本文中所有有关plc在供电系统中的运用都是以学校供电系统为例的，所以其他供电系统的相关数据的设定则需依据实际情况。学校的用电负荷率变化规律是典型的周期性变化，所以本文对其他类似规律的符合具有借鉴意义。

参考文献：

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