电力系统动态模拟实验室数字化控制的研究-电力系统及其自动化专业论文.docxVIP

上海交通大学硕士学位论文 上海交通大学硕士学位论文 ii ii 电力系统动态模拟实验室数字化控制的研究 摘要 电力系统动态模拟实验室需要对实际的电力系统进行物理仿真 模拟多种 运行方式和故障状态 这就对实验室的控制系统提出了较高的要求 本校的动 态模拟实验室始建于 50 年代末 60 年代初 时至今日 该实验室的控制水平已 经无法满足日益提高的科研和现代化教学的要求 需要对其进行改造 本文以电力系统动态模拟实验室的改造为背景 着重研究了数字化控制技 术 PLC 控制技术及现场总线控制技术在电力系统动态模拟实验室控制系统中 的应用 数字化控制技术是随着计算机技术的发展而发展起来的一种新兴的控制技 术 是数字计算机技术和控制技术结合的产物 数字控制系统与模拟控制系统 相比具有精度高 功能强 可靠性高 维护方便等特点 在现代工业控制领域 已经得到广泛的应用 可编程控制器PLC 将传统的继电器控制技术与计算机技术和通讯技术 相结合 具有可靠性高 功能强 应用灵活 编程简单 使用方便等一系列优 点 特别适用于自动化控制领域 现场总线技术是当今自动化领域技术发展的热点之一 作为一种开放式 数字化 多点通讯的底层控制网络 现场总线系统具有开放性 可互操作性 结构分散性 对现场环境的高度适应性等优点 本文详细阐述了本人在此次改造项目中参与的研究开发与应用工作 主要 包括控制系统的整体规划和设计 数据交换系统的设计与实现 运行方式控制 系统的设计与实现 发电机组控制系统的设计与实现 在控制系统整体规划和设计中 开创性地提出了四层结构的控制系统 特 别是在控制系统中将数据交换功能独立于其它控制功能 为系统中的多通讯协 议的共存和不同协议间的数据交换提供了良好的数据平台 大大提高了系统运 行的可靠性与灵活性 减轻了维护工作量 在数据交换系统的设计中 成功地利用智能仪表 PM170 代替了原有模拟仪 表 获取了各测量点的多项电气参数 并通过 Modbus 总线将数据上传到数据 交换层的 PLC 中 同时利用 DeviceNet 总线通讯和以太网通讯建立了整个控制 系统的命令传输系统 在运行方式控制系统的设计中 充分利用现场总线控制的思想 将各种控 iii iii 制功能分配到现场控制层 由现场控制器来执行 充分利用了 PLC 可靠性高 控制能力强的特点 提高了系统的可靠性 减小了编程的复杂性 减轻了运行 人员的负担 发电机组控制系统在系统中对控制的要求较高 需要实现本地控制和远程 控制 通过合理安排程序结构 设置相应的控制位 圆满地解决了远程控制与 本地控制的协调问题 充分利用 590 控制器的各种功能 实现了发电机的转速 调节和有功出力调节 同时考虑了各种可能发生故障并采取了相应的保护措施 并且提供了自诊断功能 实际运行表明 控制系统完全满足设计要求 能够实现电力系统动态模拟各 项功能 取得了较好的控制效果 并且具有极好的可靠性 系统投入运行后已 经进行了多项教学实验与科研试验 逐步发挥出了其重要作用 关键词 动态模拟 数字化控制 PLC 现场总线 直流电动机调速 PAGE PAGE iv RESEARCH ON DIGITAL CONTROL SYSTEM FOR POWER SYSTEM DYNAMIC SIMULATION LAB ABSTRACT Power system dynamic simulation lab needs to simulate varies operation modes and fault modes of the real power system, which is a great challenge to the control system for the lab. The dynamic simulation lab of our university was built from the end of 1950’ s to the beginning of 1960’ s. But today, the control level of the lab can not satisfy the request of the research and modern teaching. So it must be improved. This thesis takes the reconstruction of the power system dynamic simulation lab as background, mainly researches the application of the digital control technology, PLC control t