中低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化及PLC實(shí)現方案討論

從變電站RTU實(shí)現遙測的方法來(lái)看，RTU存在兩種實(shí)現方案：

a）直流采樣方案

這種類(lèi)型的RTU裝置在采集模擬量之前，先利用變送器將交流轉化成直流，然后再使用RTUA／D轉換元件將直流量表示成數字量。其裝置以模擬電路為主，輔以少量的數字電路。其特點(diǎn)在于需要變換器，無(wú)需高級的數字處理單元（CPU等），難以反映模擬量的瞬時(shí)變化，無(wú)法進(jìn)行諧波分析，電能量總加功能的實(shí)現比較復雜困難。

b）交流采樣方案

這種類(lèi)型的RTU裝置直接使用A／D轉換元件對交流電量進(jìn)行采集計算，無(wú)需變送器之類(lèi)的轉換設備，但需要快速的數字處理單元進(jìn)行配合，以對采集到的數據進(jìn)行分析、綜合。它不僅可以反映電量的瞬時(shí)變化，而且可以進(jìn)行諧波分析，計算頻率，簡(jiǎn)單地實(shí)現電能量總加功能。它們多使用微型計算機（如8 X86等）配合多個(gè)單片機（如8051、8098等）、并加上大量的A／D轉換電路，來(lái)實(shí)現開(kāi)關(guān)量、模擬量的采集。

當前在數字技術(shù)得到充分發(fā)展和應用的情況下，交流采樣方案是配網(wǎng)自動(dòng)化的一個(gè)合理選擇。它以數字電路為主，輔以少量的模擬電路，功能強大，擴充容易，可靠性較直流采樣方案有較大提高，綜合成本低。

2.2 中低壓配網(wǎng)自動(dòng)化的應用特點(diǎn)

中低壓配網(wǎng)自動(dòng)化系統由主站、遠方終端單元（RTU）、線(xiàn)路傳感器、遠方控制SF6 或真空開(kāi)關(guān)、通信電纜等五個(gè)部分組成。中低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化的應用有自己不同的特點(diǎn)：

a）傳統的變電站RTU在功能上偏重遙信、遙測，但中低壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化對象（開(kāi)關(guān)房、開(kāi)閉所和配電房）數目繁多，開(kāi)關(guān)操作頻繁，更注重遙信、遙控功能。

b）中低壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化對象遍布城市、農村等各種不同環(huán)境，被不同層次的用電管理人員（包括農村電工）所操作。更要求其具有安裝靈活、易操作、免專(zhuān)業(yè)維護、抗惡劣環(huán)境等特點(diǎn)。

c）應用于中低壓配電網(wǎng)的RTU，在功能上應具有模塊化結構，在硬件上要越簡(jiǎn)單、越可靠越好。最好是同一套簡(jiǎn)單硬件，只要簡(jiǎn)單進(jìn)行一下設置，就可以滿(mǎn)足不同場(chǎng)合、不同規模的要求。

由此可見(jiàn)，有必要開(kāi)發(fā)新型的、不同于傳統結構的RTU，以適合中低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化的特點(diǎn)和需要。

2.3 中低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化RTU的PLC實(shí)現

可編程序控制器（programmable logic con－troller，PLC）技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)相當成熟。其品種齊全，功能繁多，已被廣泛應用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。用PLC來(lái)實(shí)現中低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化的RTU功能，能夠很好地滿(mǎn)足RTU的特有的要求。在國內市場(chǎng)，有來(lái)自許多著(zhù)名廠(chǎng)家的PLC產(chǎn)品。這些產(chǎn)品從簡(jiǎn)單到復雜，都自成系列，可以滿(mǎn)足不同應用的特殊要求。大多數中低檔次的PLC產(chǎn)品，都包含有離散點(diǎn)輸入和輸出（點(diǎn)數的多少可以依據應用情況增減）、模擬采樣輸入、時(shí)鐘、通信等功能。利用這類(lèi)PLC的現成功能，可以方便地實(shí)現中低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化的 RTU功能。使用PLC的離散輸入點(diǎn)來(lái)實(shí)現遙信、用PLC的離散輸出點(diǎn)來(lái)實(shí)現遙控、用PLC的模擬采樣輸入來(lái)實(shí)現遙測、用PLC的通信功能來(lái)實(shí)現和主機的通信。完成這些功能，都無(wú)需額外的硬件，只需根據開(kāi)關(guān)房的實(shí)際情況，對PLC進(jìn)行簡(jiǎn)單編程即可。不僅如此，利用PLC的模擬輸出功能，甚至還可以實(shí)現配電網(wǎng)的遙調。例如調節調壓變壓器的變比，調節靜止無(wú)功補償設備的電壓、電流相角等。

這樣一種基于PLC的中低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化的RTU實(shí)現方案，完全可以滿(mǎn)足中低壓配網(wǎng)自動(dòng)化的特殊要求。它具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢：硬件結構簡(jiǎn)單，完全免維護；規?？纱罂尚?，只需將 PLC的擴展模塊連接在一起，就可以實(shí)現遙控點(diǎn)、遙信點(diǎn)、遙測點(diǎn)的增加；抗惡劣環(huán)境；高可靠性；編程實(shí)現各種功能，免硬件調試；費用低廉。

PLC方案在具體設計時(shí)，包括以下幾個(gè)步驟：

a）獲取操作點(diǎn)數。了解配電網(wǎng)的基本情況及自動(dòng)化的具體要求，確定系統需要進(jìn)行遙控、遙信、遙測、甚至遙調的設備，統計各處配電房需要這4種信號的具體點(diǎn)數。

b）確定通信方案。根據配電網(wǎng)的規模及分布情況，確定總體設計方案，主要是通信方案的設計和選擇。

c）PLC選型。根據各處各種操作的點(diǎn)數以及所確定的通信方案，選擇恰當型號的PLC 來(lái)實(shí)現RTU功能。

由于RTU需接受監控中心的指令，并上傳配電網(wǎng)、開(kāi)關(guān)柜的信息，所以通信功能是選擇PLC的主要考慮因素。

由于各開(kāi)關(guān)房、開(kāi)關(guān)柜的操作類(lèi)型、操作點(diǎn)數往往相差很大，因此，PLC是否具有模塊化結構和組態(tài)能力，是否能夠靈活、經(jīng)濟地組成輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)、測量點(diǎn)（A／D）、調節點(diǎn)（D／A）的規?？勺兿到y，是選擇PLC型號的另一個(gè)主要考慮因素。

目前，很多廠(chǎng)家的產(chǎn)品，都可以滿(mǎn)足通信以及模塊化的要求。例如，SIEMENS的 S7－214以上系列，三菱的A1S系列，松下的較高級別的PLC系列等。根據具體情況，在一個(gè)配網(wǎng)自動(dòng)化工程中，整個(gè)配電網(wǎng)系統可以選用同一個(gè)廠(chǎng)家的PLC，也可以根據配電房的具體情況，選用不同廠(chǎng)家的PLC，以利用各廠(chǎng)家PLC的優(yōu)勢和特色。