基于PLC技術(shù)的低壓智能控制屏的設(shè)計與應(yīng)用
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近年來，35kV及以上等級變電站越來越多實現(xiàn)無人值守，而站內(nèi)低壓用電是保證變電站各種電氣設(shè)備運行維護的基礎(chǔ)，因此對變電站低壓配電屏進行有效監(jiān)控就越發(fā)顯得重要。低壓配電屏一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般設(shè)計為兩路進線，通過自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS或者聯(lián)絡(luò)開關(guān)實現(xiàn)不同電源之間的切換，出線負荷可根據(jù)實際需求配備相應(yīng)的開關(guān)。在低壓配電屏中加入智能控制系統(tǒng)，不僅可準確掌握相關(guān)電量參數(shù)、實現(xiàn)自動切換、遠程監(jiān)控等功能，還可豐富產(chǎn)品內(nèi)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(shè)計思路及實現(xiàn)方式，通過系統(tǒng)的集成，將PLC、觸摸屏、PM表、電壓檢測模塊等智能設(shè)備有機的結(jié)合在一起，完成對進出線開關(guān)及相關(guān)電力參量的有效監(jiān)控。
2 設(shè)計要求
低壓智能控制屏的設(shè)計要求主要有兩部分：(1)電力參數(shù)及進出線開關(guān)狀態(tài)采集、就地顯示及上傳；(2)兩路進線電源自動切換。
電力參數(shù)需要采集兩路進線的電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能等參數(shù)。進出線開關(guān)狀態(tài)要求實時反映低壓配電屏進線、出線開關(guān)的狀態(tài)。設(shè)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(jiān)控平臺。
為了確保供電可靠性，變電站低壓配電屏設(shè)計為兩路進線，通過自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS或者母聯(lián)開關(guān)實現(xiàn)兩路電源之間的切換。采用ATS的方式時，該設(shè)備有0、l、2三種位置狀態(tài)。當ATS處于0位置時，兩路電源皆不投入；當處于l位置時，I路電源投入運行；當處于2位置時，II路電源投入運行。基于ATS的控制特點，要求智能控制系統(tǒng)對ATS有五種控制模式，分別是：停止、固定電源I、自動電源I、固定電源II、自動電源II，綜合匯總?cè)绫?所示。
采用母聯(lián)開關(guān)的方式時，一般采用兩進線一母聯(lián)的“三合二”的控制方式保證供電，實現(xiàn)方式與ATS類似，不再贅述，下面僅以ATS為控制對象加以說明。
3 系統(tǒng)分析與設(shè)計
3．1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及硬件分析
按照上述設(shè)計要求，在考慮滿足性能的同時，還要兼顧整體價格的平衡，因此系統(tǒng)設(shè)備的選型需慎重考慮。智能控制系統(tǒng)不僅要完成自動控制的功能，還要完成與底層設(shè)備的現(xiàn)場總線通信功能。因此通過綜合考慮，智能控制系統(tǒng)的核心設(shè)備選擇了施耐德公司的小型PLC：TWDLCAFAODRF。該設(shè)備在本體有24個開關(guān)量輸入點，16個開關(guān)量輸出點，還可以通過擴展模塊將IO點數(shù)最大擴展至264點。該設(shè)備更為強大的是有三個通信口：1個可作為通信用的編程口；1個RS485通信口；1個以太網(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(tǒng)結(jié)構(gòu)，Twido作為核心控制單元，通過以太網(wǎng)上聯(lián)觸摸屏以及上級監(jiān)控平臺，通過RS485現(xiàn)場總線下接智能接口設(shè)備，還能通過I／O硬接線連接開關(guān)的輔助觸點，完成輸入輸出控制。
電力參數(shù)的采集主要使用施耐德公司的PM200，該產(chǎn)品通過對電流電壓的測量，計算出各種電力參數(shù)，并通過RS485通信口與上位機連接，是一種經(jīng)濟簡便的多功能電力測量儀器。進出線開關(guān)狀態(tài)采集使用PLC與CCMl6采集器相結(jié)合的方式。與PLC在同一面屏的開關(guān)，將其輔助觸點接入PLC開關(guān)量輸入點，與PLC不在同一面屏的開關(guān)，在該屏配備開關(guān)量采集模塊CCMl6，將輔助觸點接入CCMl6，然后通過通信口上傳至PLC。具體接線示意圖可參見圖l的左下角部分。
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