基于PLC技術(shù)的低壓智能控制屏的設計與應用
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近年來(lái)，35kV及以上等級變電站越來(lái)越多實(shí)現無(wú)人值守，而站內低壓用電是保證變電站各種電氣設備運行維護的基礎，因此對變電站低壓配電屏進(jìn)行有效監控就越發(fā)顯得重要。低壓配電屏一次系統結構一般設計為兩路進(jìn)線(xiàn)，通過(guò)自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)ATS或者聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)實(shí)現不同電源之間的切換，出線(xiàn)負荷可根據實(shí)際需求配備相應的開(kāi)關(guān)。在低壓配電屏中加入智能控制系統，不僅可準確掌握相關(guān)電量參數、實(shí)現自動(dòng)切換、遠程監控等功能，還可豐富產(chǎn)品內涵，極大提高產(chǎn)品競爭力。本文主要介紹低壓智能控制屏的設計思路及實(shí)現方式，通過(guò)系統的集成，將PLC、觸摸屏、PM表、電壓檢測模塊等智能設備有機的結合在一起，完成對進(jìn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)及相關(guān)電力參量的有效監控。
2 設計要求
低壓智能控制屏的設計要求主要有兩部分：(1)電力參數及進(jìn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集、就地顯示及上傳；(2)兩路進(jìn)線(xiàn)電源自動(dòng)切換。
電力參數需要采集兩路進(jìn)線(xiàn)的電流、電壓、頻率、功率因數、有功功率、無(wú)功功率、有功電能、無(wú)功電能等參數。進(jìn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)要求實(shí)時(shí)反映低壓配電屏進(jìn)線(xiàn)、出線(xiàn)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。設計要求將上述遙測遙信量就地顯示于人機界面，并能準確上傳至上級監控平臺。
為了確保供電可靠性，變電站低壓配電屏設計為兩路進(jìn)線(xiàn)，通過(guò)自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)ATS或者母聯(lián)開(kāi)關(guān)實(shí)現兩路電源之間的切換。采用ATS的方式時(shí)，該設備有0、l、2三種位置狀態(tài)。當ATS處于0位置時(shí)，兩路電源皆不投入；當處于l位置時(shí)，I路電源投入運行；當處于2位置時(shí)，II路電源投入運行。基于ATS的控制特點(diǎn)，要求智能控制系統對ATS有五種控制模式，分別是：停止、固定電源I、自動(dòng)電源I、固定電源II、自動(dòng)電源II，綜合匯總如表1所示。
采用母聯(lián)開(kāi)關(guān)的方式時(shí)，一般采用兩進(jìn)線(xiàn)一母聯(lián)的“三合二”的控制方式保證供電，實(shí)現方式與ATS類(lèi)似，不再贅述，下面僅以ATS為控制對象加以說(shuō)明。
3 系統分析與設計
3．1 網(wǎng)絡(luò )結構及硬件分析
按照上述設計要求，在考慮滿(mǎn)足性能的同時(shí)，還要兼顧整體價(jià)格的平衡，因此系統設備的選型需慎重考慮。智能控制系統不僅要完成自動(dòng)控制的功能，還要完成與底層設備的現場(chǎng)總線(xiàn)通信功能。因此通過(guò)綜合考慮，智能控制系統的核心設備選擇了施耐德公司的小型PLC：TWDLCAFAODRF。該設備在本體有24個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)，16個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)，還可以通過(guò)擴展模塊將IO點(diǎn)數最大擴展至264點(diǎn)。該設備更為強大的是有三個(gè)通信口：1個(gè)可作為通信用的編程口；1個(gè)RS485通信口；1個(gè)以太網(wǎng)接口，該PLC具有很強的集成與擴展能力。參閱圖l中的系統結構，Twido作為核心控制單元，通過(guò)以太網(wǎng)上聯(lián)觸摸屏以及上級監控平臺，通過(guò)RS485現場(chǎng)總線(xiàn)下接智能接口設備，還能通過(guò)I／O硬接線(xiàn)連接開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)，完成輸入輸出控制。
電力參數的采集主要使用施耐德公司的PM200，該產(chǎn)品通過(guò)對電流電壓的測量，計算出各種電力參數，并通過(guò)RS485通信口與上位機連接，是一種經(jīng)濟簡(jiǎn)便的多功能電力測量?jì)x器。進(jìn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集使用PLC與CCMl6采集器相結合的方式。與PLC在同一面屏的開(kāi)關(guān)，將其輔助觸點(diǎn)接入PLC開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)，與PLC不在同一面屏的開(kāi)關(guān)，在該屏配備開(kāi)關(guān)量采集模塊CCMl6，將輔助觸點(diǎn)接入CCMl6，然后通過(guò)通信口上傳至PLC。具體接線(xiàn)示意圖可參見(jiàn)圖l的左下角部分。
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