PLC在變電站變壓器自動化中的應(yīng)用
摘要：本文主要介紹由PLC構(gòu)成的變壓器自動化系統(tǒng)在中小型變電站綜合自動化中的實(shí)現(xiàn)。它對變壓器的控制精度高，性能可靠。同時PLC自身具備的計(jì)算機(jī)、電子、網(wǎng)絡(luò)通訊等特性，使PLC在變電站綜合自動化中得到了廣泛的應(yīng)用。
??? 1 概述
??? 可編程邏輯控制器作為新一化的工業(yè)控制裝置，結(jié)構(gòu)簡單、性能全面、可靠性高。其突出的優(yōu)點(diǎn)是：使用方便，具有杰出的實(shí)時功能和強(qiáng)大的通訊能力。在其小小的單元中，包含了強(qiáng)大的功能，使之能夠獨(dú)立地或通過網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)輕而易舉地完成復(fù)雜的控制任務(wù)，很小的投入即能獲得最有效的自動化系統(tǒng)，在工業(yè)現(xiàn)場領(lǐng)域深受歡迎，非凡是經(jīng)過非凡模塊配置后，可以在保持簡單易用的特點(diǎn)的同時大大擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。PLC的體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，編程方便，梯形圖編程方式面向一般電氣技術(shù)人員，操作簡單，維修方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，因而在變電站綜合自動化中得到了廣泛的應(yīng)用。
??? 中小變電站綜合自動化中的自動化設(shè)備有：可編程自動化監(jiān)控裝置、可編程變壓器自動化屏、可編程微機(jī)計(jì)量屏、可編程微機(jī)線路保護(hù)屏、可編程微機(jī)同期系統(tǒng)、可編程中心信號屏、可編程電容屏、可編程微機(jī)直流電源系統(tǒng)等均應(yīng)用了PLC為其智能化單元，并且都能夠掛網(wǎng)運(yùn)行，方便地實(shí)現(xiàn)遙信、遙測、遙控功能，取代了傳統(tǒng)的RTU。本文主要介紹由PLC構(gòu)成的變壓器自動化部分在自動化變電站中的實(shí)現(xiàn)。適用于老式變電站的自動化改造及新式變電站的建設(shè)。
??? 2 變壓器自動化的構(gòu)成方案
??? 在中小型變電站中，一臺變壓器及其配套設(shè)備一般包括：斷路器及操作單元、變壓器、變壓器控制屏、避雷器、差動保護(hù)屏、變壓器接地系統(tǒng)等。下面以兩種情況分別講述變壓器的自動化構(gòu)成方案。
??? 2.1變壓器及配套設(shè)備為常規(guī)設(shè)備
??? 假如斷路器及操作單元、變壓器、差動保護(hù)屏、變壓器防雷接地系統(tǒng)等均為不含智能單元及計(jì)算機(jī)接口的常規(guī)設(shè)備，那么只需將變壓器控制屏部份選用可編程變壓器自動化屏，就能構(gòu)成比較完備的變壓器自動化系統(tǒng)。其系統(tǒng)框圖如圖1所示，變電站中控室內(nèi)的變壓器控制屏及其配套設(shè)備分別與可編程變壓器自動化屏通過電纜直接連接，進(jìn)行信息交換。中控室或遠(yuǎn)方的主計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過對可編程變壓器自動化屏的監(jiān)控來實(shí)現(xiàn)對變壓器的監(jiān)控，其中的信息交換由主計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的工控機(jī)與可編程變壓器自動化屏中的PLC通過工業(yè)現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。這種變壓器自動化系統(tǒng)一般適用于改造舊站或建設(shè)資金規(guī)模不大的自動化新站。
??? 2.2 變壓器及配套設(shè)備為智能化設(shè)備
??? 假如斷路器及操作單元、變壓器、差動保護(hù)屏、變壓器防雷接地系統(tǒng)等均已含有智能單元及計(jì)算機(jī)接口，那么變壓器控制屏部份選用可編程變壓器自動化屏，就可以非常方便地構(gòu)成功能強(qiáng)大的變壓器自動化系統(tǒng)。其系統(tǒng)框圖如圖2所示，變電站中控室內(nèi)的變壓器控制屏及其配套設(shè)備分別與可編程變壓器自動化屏通過工業(yè)現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡(luò)與中控室或遠(yuǎn)方的主計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交換?？删幊套儔浩髯詣踊僚c變壓器及配套設(shè)備之問僅有極少量的電纜連接，整個系統(tǒng)顯得非常簡單。
??? 3 可編程變壓器自動化屏的組成及實(shí)現(xiàn)
??? 可編程變壓器自動化屏的硬件設(shè)備一般包括：PLC，PLC輸入/輸出信號隔離繼電器，近地操作按鈕及故障事故指示燈、警器、智能變壓器油溫度巡檢儀，智能信號測試議，小直流電源，通訊適配器等。其系統(tǒng)框圖如圖3。軟件主要由PLC自動化監(jiān)控程序和與監(jiān)控主計(jì)算機(jī)的通訊程序組成。
??? 3.1PLC的選型
??? 從上述的被控對象的電氣特性看出，這個系統(tǒng)幾乎是對開關(guān)量進(jìn)行監(jiān)控。溫度模擬量及信號模擬量均有智能儀表對其監(jiān)控，智能儀表的輸出觸點(diǎn)開關(guān)量進(jìn)入PLC，因此PLC只需選用基本模塊及通訊模塊，而不需非凡模塊。接下來應(yīng)確定PLC輸入∕輸出點(diǎn)數(shù)，統(tǒng)計(jì)可編程變壓器自動化屏對變壓器及配套設(shè)備的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)，一般輸入不超過64點(diǎn)數(shù)，輸出不超過40點(diǎn)。在實(shí)際中我們選用了北京安控科技發(fā)展有限公司研制的Rock系列PLC產(chǎn)品：RockE20系列PLC產(chǎn)品。此產(chǎn)品采用先進(jìn)的16位CPU，配置嵌入式實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)采集、運(yùn)算、邏輯、定時、控制、通訊等功能，其單CPU＋擴(kuò)展模塊，可承載32模塊，測控500個I∕O點(diǎn)。以RS485或Intranet進(jìn)行本地?cái)U(kuò)展，以撥號Modem或GPRS等方式進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)展。該產(chǎn)品采用插撥方式擴(kuò)展、模塊尺寸小巧，安裝使用方便、維護(hù)簡單，具有應(yīng)用靈活、安全、可靠等特點(diǎn)。
??? 3.2可編程變壓器自動化屏的硬件
??? 組成可編程變壓器自動化屏的各部件應(yīng)嚴(yán)格照按電氣規(guī)范設(shè)計(jì)、連接。此外，與PLC相連的部份應(yīng)嚴(yán)格按照PLC廠家技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、連接。
??? 3.3PLC的自動化監(jiān)控程序
??? 變電站的變壓器組成方式不同決定了可編程變壓器自動化屏PLC的監(jiān)控程序的不同。在此以35KV單母線、一臺主變壓器為例，其開機(jī)預(yù)備條件及開機(jī)程序.
??? 4 可編程變壓器自動化屏的運(yùn)行
??? 可編程變壓器自動化屏在變壓器的自動化運(yùn)行中處于實(shí)時監(jiān)控的重要位置，它通過輸入∕輸出信號隔離繼電器按變電站變電設(shè)備的狀態(tài)∕控制信號，可編程邏輯控制器將上述信號按具體的自動化流程進(jìn)行實(shí)時控制，并與監(jiān)控主計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)據(jù)。完成變壓器的開、停，運(yùn)行維護(hù)與繼電保護(hù)。它不僅使變壓器處于閉環(huán)自動控制之中，而且使變壓器自動化與測控保護(hù)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，從而使整個變壓器處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。由于PLC自身的特性，每個輸入∕輸出信號都有指示燈，使得變電站這個信號比較分散的場所維護(hù)檢修工作變得異常輕易。
??? 5 結(jié)束語
??? 本系統(tǒng)已在我市多個變壓器的自動化工程中成功投運(yùn)。我們發(fā)現(xiàn)其處理故障十分輕易，既縮短了停電維護(hù)時間、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用又很低。運(yùn)行中發(fā)生諸如變壓器的瓦斯繼電器觸點(diǎn)進(jìn)水短路、中控室各接觸器電觸點(diǎn)斷線、變壓器控制回路等故障均能及時發(fā)現(xiàn)、警與自動進(jìn)入其處理程序，并能在監(jiān)控主計(jì)算機(jī)上集中監(jiān)視。用PLC構(gòu)成的應(yīng)用環(huán)境，可以構(gòu)成滿足不同用戶或同一用戶不同時期對系統(tǒng)的需求，改變系統(tǒng)的組織方式只需重新輸入PLC監(jiān)控程序即可，我們對此相當(dāng)滿足。
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