地鐵變電站PLC自動化系統(tǒng)設計

摘要：用PLC來實現(xiàn)地鐵變電站自動化的RTU功能，能夠很好地滿足“三遙”的要求。本系統(tǒng)采用了Modicon Quantum系列PLC，來實現(xiàn)變電站自動化的RTU功能。
　1 引 言

　　地鐵的供電系統(tǒng)為地鐵運營提供電能。無論地鐵列車還是地鐵中的輔助設施都依賴電能。地鐵供電電源一般取自城市電網(wǎng)，通過城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和地鐵供電系統(tǒng)實現(xiàn)輸送或變換，然后以適當?shù)碾妷旱燃壒┙o地鐵各類設備。

　　地鐵全面采用變電站自動化設計，由于變電站數(shù)量多、設備多，在加上其完善的綜合功能，信息交換量大，而且要求信息傳輸速度快和準確無誤。在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)至關重要，是確保整個系統(tǒng)可靠運行的關鍵。

　　變電站自動化系統(tǒng)，經(jīng)過幾代的發(fā)展，已經(jīng)進入了分散式控制系統(tǒng)時代。遙測、遙信、遙控命令執(zhí)行和繼電保護功能等均由現(xiàn)場單元部件獨立完成，并將這些信息通過通訊系統(tǒng)送至后臺計算機系統(tǒng)。變電站自動化的綜合功能均由后臺計算機系統(tǒng)承擔。

　　將變電站中的微機保護、微機監(jiān)控等裝置通過計算機網(wǎng)絡和現(xiàn)代通信技術集成為一體化的自動化系統(tǒng)。它取消了傳統(tǒng)的控制屏臺、表計等常規(guī)設備，因而節(jié)省了控制電纜，縮小了控制室面積。

　　2 地鐵變電站自動化系統(tǒng)組成

　　在本地鐵變電站自動化系統(tǒng)設計中，采用分層分布式功能分割方案。系統(tǒng)縱向分三層，即變電站管理層、網(wǎng)絡通訊層和間隔設備層。分層式設計有利于系統(tǒng)功能的劃分，結構清晰明了。系統(tǒng)采用集中管理、分散布置的模式，各下位監(jiān)控單元安裝于各開關柜內(nèi)，上位監(jiān)控單元通過所內(nèi)通信網(wǎng)絡對其進行監(jiān)視控制。變電站自動化系統(tǒng)需要對35kV交流微機保護測控裝置、直流1500kV牽引系統(tǒng)微機保護測控裝置、380/220V監(jiān)測裝置、變壓器及整流器的溫控裝置、直流/交流電源屏等設備進行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。

　　由于可編程序控制器技術經(jīng)過幾十年的發(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)控制的各個領域。用PLC來實現(xiàn)地鐵變電站自動化的RTU功能，能夠很好地滿足“三遙”的要求。本系統(tǒng)采用了Modicon Quantum系列PLC，來實現(xiàn)變電站自動化的RTU功能。Quantum具有模塊化，可擴展的體系結構，用于工業(yè)和制造過程實時控制。對應于變電站的電壓等級和點數(shù)的多少，可以選用大、中、小型不同容量的PLC產(chǎn)品。

　　隨著當?shù)乇Ｗo裝置功能的日益強大，可以通過與保護裝置的通訊來實現(xiàn)遙控和遙信功能。一些特殊要求的情況下，采用DI、DO、AI模塊來實現(xiàn)遙控和遙信。使用PLC的DI模塊來實現(xiàn)遙信、用PLC的DO模塊來實現(xiàn)遙控、用PLC的AI模塊來實現(xiàn)遙測、用PLC的通信功來完成與微機保護單元的通訊。利用PLC的各種模塊可以很方便的實現(xiàn)“三遙”基本功能。

　　3 地鐵變電站自動化系統(tǒng)設計

　　3.1 系統(tǒng)結構

　　變電站管理單元內(nèi)的主監(jiān)控部分采用可編程控制器PLC。CPU模塊采用80586處理器,主頻66MHz，內(nèi)存2M，并配有存放數(shù)據(jù)、可調(diào)參數(shù)和軟件的 RAM和FLASH MEMORY。能對CPU及I/O進行自診斷。

　　電源模塊，采用冗余配置。電源采用冗余配置，系統(tǒng)輸入兩路直流電源，保證系統(tǒng)在1路電源失電時，系統(tǒng)仍可無擾動安全運行，提高系統(tǒng)的可靠性。通訊模塊采用Modbus＋通訊模塊。系統(tǒng)結構如圖1所示:

　　圖1 系統(tǒng)結構圖