上海地鐵共和新路線變電站PLC 自動化系統(tǒng)設(shè)計
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開放式、宜擴(kuò)展性設(shè)計可以與滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約(profibuswww.cechina.cn, spabus, modbus 等)的其它公司相關(guān)的(IED) 互聯(lián)進(jìn)行信息交換。充分考慮到變電站擴(kuò)建、改造等因素，間隔層設(shè)備基于模塊式標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，可根據(jù)要求隨意配置，變電站層設(shè)備設(shè)置靈活。
網(wǎng)絡(luò)通訊層設(shè)計考慮到工業(yè)以太網(wǎng)、CAN 、422 、modbus+ 等現(xiàn)場總線的接口設(shè)計，能充分滿足大流量實時數(shù)據(jù)傳送的實時性和可靠性。
軟件設(shè)計
PLC 軟件方面，由于PLC 以循環(huán)掃描和中斷兩種方式來執(zhí)行程序。為了完成所有RTU 功能，PLC 采用循環(huán)掃描方式，與各個間隔層保護(hù)單元進(jìn)行通訊。通過Modbus 總線，讀取各個保護(hù)單元的遙測、遙信信息，同時通過總線通訊對各個智能保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)點(diǎn)操作，實現(xiàn)對開關(guān)的遙控功能。本系統(tǒng)采用了Quantum 系列PLC 配套的con-cept 編程軟件中的FBD 方式，進(jìn)行了PLC 的組態(tài)，實現(xiàn)了變電站自動化的三遙功能。
如圖2所示的遙控功能的組態(tài)。通過使用合適的功能塊的組合，可以實現(xiàn)你所要的功能。其中的功能塊既有concept 軟件的FFB libarary 提供的標(biāo)準(zhǔn)功能塊，也可以自己定義，編寫特制的功能塊。
圖二 遙控功能的組態(tài)
遙信的實現(xiàn)有兩種方式。一種是通訊方式，當(dāng)變電站設(shè)備發(fā)生變位時，通過PLC 與智能保護(hù)裝置的通訊，讀取變位的信息到PLC 中，并將其上送給控制中心。另一種為DI 模塊方式www.cechina.cn，通過連接設(shè)備的位置繼電器，PLC 的DI 模塊能夠感知設(shè)備的變位信息。
遙測的實現(xiàn)也包含兩種方式。一種是通訊方式，PLC 通過與智能保護(hù)裝置的通訊，實時獲取保護(hù)裝置采集的遙測量信息，相當(dāng)于由保護(hù)裝置完成現(xiàn)場級的采集功能。另一種為AI 模塊方式www.cechina.cn，由PLC 自己來完成現(xiàn)場的遙測量采集，并將采集到的數(shù)據(jù)存放。網(wǎng)橋?qū)AM 中的遙測量信息，作為二級數(shù)據(jù)，實時的與控制中心進(jìn)行通訊。
網(wǎng)橋中的報文接收分析程序分析控制中心傳來的報文，如果分析認(rèn)為其是遙控報文，對其進(jìn)行報文解析，將獲取的遙控對象信息寫入PLC， 由PLC 程序與智能保護(hù)裝置通訊，來完成遙控功能。
系統(tǒng)功能及特點(diǎn)
變電站自動化對變電站各種設(shè)備進(jìn)行實時控制和數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)對各種設(shè)備的微機(jī)控制、監(jiān)視、邏輯閉鎖、微機(jī)測量以及實現(xiàn)所間開關(guān)聯(lián)
跳功能。
變電站自動化系統(tǒng)的特點(diǎn):
(1) 完善的自檢功能，除通過通信對各單元進(jìn)行監(jiān)控外，各單元中保護(hù)和監(jiān)控模塊都具有極強(qiáng)的自檢功能，同時二者相互監(jiān)視，一旦發(fā)生異常，及時報警，提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。
(2) 開關(guān)、刀閘狀態(tài)信息采用常開及常閉雙位置接點(diǎn)，通過軟件判斷其合法性。
(3) 監(jiān)控系統(tǒng)采用PLC 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的RTU ，各智能模塊采集的數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線上傳到通訊控制器。
(4) 取消了常規(guī)光字牌，采用計算機(jī)模擬光字牌，并按不同電壓等級的分層模式來顯示。
(5) 簡化防誤閉鎖設(shè)計控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，重要設(shè)備之間用硬接線實現(xiàn)閉鎖功能，綜合自動化軟件具備軟件邏輯判別功能，但考慮到已有運(yùn)行和檢修經(jīng)驗，一般不在后臺軟件中進(jìn)行閉鎖。
(6) 對暫態(tài)變位信號，經(jīng)軟件處理，采用自保持方式，未經(jīng)人工確認(rèn)信號不會消失。
結(jié)束語
在實際運(yùn)行中，網(wǎng)橋與控制中心的雙通道設(shè)計，給運(yùn)營和檢修帶來了很大的便利。因為是軟件自動切換，克服了進(jìn)口系統(tǒng)手動切換通道的缺點(diǎn)，通道的狀態(tài)由軟件來判斷，大大提高了發(fā)現(xiàn)問題的及時性。雙通道同時出現(xiàn)故障的概率并不是很高，實際運(yùn)營中有在備用通道長時間運(yùn)行的況，這樣就給檢修人員預(yù)留了充足的時間來檢查問題。
PLC 硬件由于應(yīng)用工業(yè)級可靠性設(shè)計，因此實際運(yùn)行中非?？煽?，絕少出現(xiàn)死機(jī)的情況，可靠性遠(yuǎn)高于采用windows 操作系統(tǒng)的通用計算機(jī)，很好的滿足了供電監(jiān)控的要求。從交付使用到現(xiàn)在PLC 還沒有出現(xiàn)過硬件故障，凸顯了PLC 對地鐵的潮濕、高溫環(huán)境的適應(yīng)性。模塊化的設(shè)計也使的系統(tǒng)的檢修和更換更為便捷。
需要更改進(jìn)的方面，就是對通信的改進(jìn)。由于設(shè)計中沒有采用光纖通訊模塊，各設(shè)備對由絕緣檢修和線纜破損竄進(jìn)來的高壓電，不能非常有效的隔離，會造成設(shè)備的高壓擊穿，造成不必要的損失，計劃在今后的設(shè)計中對于高電壓的隔離方面加以改進(jìn)，就可以很好的避免這種問題。
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