基于PLC的變電站監(jiān)測(cè)自動(dòng)化淺析

潘哲

摘 要：為節(jié)約變電站管理成本，提高變電站管理質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)變電站監(jiān)測(cè)自動(dòng)化很有必要。在本文中，筆者通過對(duì)PLC的功能優(yōu)勢(shì)進(jìn)行介紹，結(jié)合選用原則，研究PLC在變電站監(jiān)測(cè)自動(dòng)化中的應(yīng)用，并對(duì)PLC系統(tǒng)的抗干擾措施進(jìn)行探討，為實(shí)現(xiàn)變電站監(jiān)測(cè)自動(dòng)化提供可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：PLC 變電站監(jiān)測(cè) 自動(dòng)化

中圖分類號(hào)：TM855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（b）-0119-01

20世紀(jì)70世紀(jì)末，可編程序控制器（PLC）正式誕生，并憑借高性能自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，深受消費(fèi)者好評(píng)，并獲得廣泛應(yīng)用。在PLC的輔助下，歐美國家實(shí)現(xiàn)了變電站自動(dòng)化監(jiān)控。20世紀(jì)80年代中期，我國開始積極引進(jìn)這一高新技術(shù)，主要用于控制廠礦機(jī)械與變電站斷路器，不過用于實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的并不常見。

1 PLC的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用原則

隨著時(shí)代的發(fā)展，高新技術(shù)較從前獲得極大的改良，目前現(xiàn)有的PLC主要具備以下優(yōu)良特性：

1.1 功能豐富多元化

PLC多采用的是Pentium、Alpha一類的高性能處理器，操作系統(tǒng)能夠執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)，并能按照正確的邏輯順序完成運(yùn)算，完全可以實(shí)現(xiàn)回路調(diào)節(jié)與代數(shù)計(jì)算，因此功能較從前更加豐富多元化。

1.2 網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大

現(xiàn)有的PLC均能為用戶提供Ethernte一類的通信網(wǎng)絡(luò)，在高速通信網(wǎng)絡(luò)的支持下，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域獲得了極大的拓展。

1.3 編程日趨標(biāo)準(zhǔn)化

絕大多數(shù)PLC廠家目前的編程均按照IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)梯形圖、順序功能圖、結(jié)構(gòu)文本語言等編程語言均給予了準(zhǔn)確的定義。

1.4 模塊微型化

通常在電力企業(yè)在實(shí)行變電站監(jiān)督自動(dòng)化時(shí)，需對(duì)投入與產(chǎn)出進(jìn)行充分考量。這意味著相較于其他控制、監(jiān)測(cè)設(shè)備，PLC需在高穩(wěn)定性、耐用性以及經(jīng)濟(jì)性上顯示出優(yōu)勢(shì)。

一般情況下，PLC選型需遵守以下原則：（1）監(jiān)控對(duì)象必須明確；（2）選擇輸入輸出模塊；（3）選擇控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與方式；（4）選擇儲(chǔ)存器型號(hào)與容量；（5）確定支持技術(shù)與應(yīng)用條件。

2 在變電站監(jiān)測(cè)中PLC的應(yīng)用

2.1 輸入信號(hào)的分類

變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的輸入信號(hào)可分為三種，即開關(guān)量、模擬量以及數(shù)字量。

（1）開關(guān)量的監(jiān)測(cè)是為了解變壓器的風(fēng)扇狀態(tài)、有載開關(guān)位置等。PLC主要利用開關(guān)量輸入模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量信號(hào)的識(shí)別。通過對(duì)應(yīng)的長安其獲取開關(guān)量，連接至PLC輸入端子后，每一個(gè)端子均將在PLC數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)獲得一個(gè)“位”，也就是地址。通過內(nèi)部光敏三極管飽、導(dǎo)通以及截至，獲取開關(guān)信號(hào)，查看PLC輸入位狀態(tài)值，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量的監(jiān)測(cè)。

（2）模擬量的監(jiān)測(cè)主要是為了解變電設(shè)備中，電流、電壓是否正常。PLC一般會(huì)借助模擬量對(duì)應(yīng)的輸入輸出版塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量信號(hào)的識(shí)別。當(dāng)輸入端獲取由傳感器或信號(hào)發(fā)生器發(fā)送的模擬信號(hào)后，輸出端輸發(fā)送的模擬信號(hào)即成為PLC的控制對(duì)象。PLC將透過通訊口，自動(dòng)向變電站監(jiān)控中心反饋事實(shí)檢測(cè)值以及故障診斷結(jié)果。

（3）變電站中，大多數(shù)設(shè)備的檢測(cè)儀輸出的信號(hào)均為數(shù)字量，它們均具備專屬的編碼方式與輸出方式。在PLC中，數(shù)字量輸出前可預(yù)編對(duì)應(yīng)程序，對(duì)從輸入端進(jìn)入的儀器所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備儀器數(shù)字量的識(shí)別，經(jīng)初步診斷后，將診斷信息反饋至變電站監(jiān)控中心。

2.2 PLC系統(tǒng)的構(gòu)架

變電站PLC系統(tǒng)可選擇的配置方式有兩種，分別為集中式與分散式。

（1）集中式的配置方式同樣有兩種，分別為微機(jī)式和PLC與馬賽克控制盤結(jié)合式。集中式配置方式的選擇，主要取決于變電站監(jiān)控中心上位機(jī)的類型。集中式上位機(jī)主要用于接收自主PLC設(shè)備運(yùn)行信息，主PLC則用于接收上位機(jī)命令，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測(cè)。倘若PLC無法順利完成變電站的監(jiān)測(cè)工作，剩余PLC將在主PLC基礎(chǔ)上，通過輸入輸出模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)主PLC的擴(kuò)展。不同類型的上位機(jī)應(yīng)用范圍也存在一定差異，其信息儲(chǔ)存量、信息顯示、設(shè)備狀態(tài)的綜合診斷能力也會(huì)有所不同。

（2）分散式配置方式，主要是為所有監(jiān)測(cè)對(duì)象配置一個(gè)微型PLC，通過一個(gè)主PLC對(duì)所有PCL數(shù)據(jù)信息的采集與整理，實(shí)現(xiàn)管理與控制的功能。這種方式從功能上來看，和使用微機(jī)作為上位機(jī)的集中式配置方式比較像，不過分散式配置方式會(huì)更加靈活，兩者功能也存在一定差異。分散式的主PLC主要負(fù)責(zé)與上位機(jī)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有微型PLC的管理，其本身并不具備對(duì)變電設(shè)備的監(jiān)測(cè)功能。

2.3 采用PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)測(cè)與診斷

合理利用專家知識(shí)，提高PLC系統(tǒng)的診斷質(zhì)量與效率，實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備故障診斷的智能化，是故障診斷技術(shù)的長期發(fā)展目標(biāo)。就目前情況來看，PLC產(chǎn)品功能與技術(shù)均十分有限，離智能化目標(biāo)還有很長的距離。筆者認(rèn)為，可有效結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通訊技術(shù)，通過PLC與計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備故障的智能化檢測(cè)與診斷。

在設(shè)計(jì)過程中，可通過PLC對(duì)變電設(shè)備監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行簡單的預(yù)處理，充分發(fā)揮出PLC技術(shù)的功能與優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)數(shù)據(jù)反饋內(nèi)容的識(shí)別，掌握變電設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)異常則立即發(fā)出預(yù)警，并自動(dòng)采取相應(yīng)措施，對(duì)故障部位進(jìn)行保護(hù)，以便檢修。PLC可經(jīng)通訊口或輸出端子，將變電設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋至上位機(jī)，隨后根據(jù)儲(chǔ)存的專家知識(shí)，對(duì)異常情況進(jìn)行分析與診斷。上位機(jī)根據(jù)診斷結(jié)果做出正確決策，轉(zhuǎn)交控制權(quán)，并充分發(fā)揮出通訊口功能，輔助PLC完成自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

2.4 PLC系統(tǒng)的抗干擾措施

變電站中存在大量電磁干擾，因此PLC系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，務(wù)必具備抗干擾能力。筆者認(rèn)為，為提高系統(tǒng)抗干擾能力，可從硬件與軟件兩方面著手。硬件方面，可將PLC下位機(jī)中各傳感變送器、自動(dòng)化儀表與現(xiàn)場(chǎng)各類設(shè)施相連，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，另外，系統(tǒng)電源應(yīng)使用隔離變壓器的供電系統(tǒng)，以確保持續(xù)供電。整個(gè)下位機(jī)系統(tǒng)，應(yīng)選擇安裝在一個(gè)特制的箱內(nèi)并安全接地，這種方式能有效減輕環(huán)境干擾。軟件設(shè)計(jì)師，同樣要加入抗干擾環(huán)節(jié)。在變成中，設(shè)置濾波程序，并在系統(tǒng)綜合診斷中，將采集數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢(shì)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，盡量降低干擾對(duì)PLC系統(tǒng)的不良影響。

3 結(jié)語

綜上所述，在PLC技術(shù)的輔助下，變電站實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)自動(dòng)化，有效節(jié)約了監(jiān)測(cè)管理成本，提高了管理質(zhì)量。在設(shè)計(jì)變電設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)是，需結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際功能需求，通過正確選擇與合理利用，充分發(fā)揮出PLC的功能與優(yōu)勢(shì)，為實(shí)現(xiàn)變電站監(jiān)測(cè)自動(dòng)化添加不懈動(dòng)力。

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