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1 概述

可編程邏輯控制器（PLC）作為新一化的工業(yè)控制裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能全面、可靠性高。其突出的優(yōu)點(diǎn)是：使用方便，具有杰出的實(shí)時(shí)功能和強(qiáng)大的通訊能力。在其小小的單元中，包含了強(qiáng)大的功能，使之能夠獨(dú)立地或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)輕而易舉地完成復(fù)雜的控制任務(wù)，很小的投入即能獲得最有效的自動(dòng)化系統(tǒng)，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)域深受歡迎，特別是經(jīng)過(guò)特殊模塊配置后，可以在保持簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)的同時(shí)大大擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。PLC的體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，編程方便，梯形圖編程方式面向一般電氣技術(shù)人員，操作簡(jiǎn)單，維修方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，因而在變電站綜合自動(dòng)化中得到了廣泛的應(yīng)用。

中小變電站綜合自動(dòng)化中的自動(dòng)化設(shè)備有：可編程自動(dòng)化監(jiān)控裝置、可編程變壓器自動(dòng)化屏、可編程微機(jī)計(jì)量屏、可編程微機(jī)線路保護(hù)屏、可編程微機(jī)同期系統(tǒng)、可編程中央信號(hào)屏、可編程電容屏、可編程微機(jī)直流電源系統(tǒng)等均應(yīng)用了PLC為其智能化單元，并且都能夠掛網(wǎng)運(yùn)行，方便地實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)、遙控功能，取代了傳統(tǒng)的RTU。本文主要介紹由PLC構(gòu)成的變壓器自動(dòng)化部分在自動(dòng)化變電站中的實(shí)現(xiàn)。適用于老式變電站的自動(dòng)化改造及新式變電站的建設(shè)。 

2 變壓器自動(dòng)化的構(gòu)成方案

在中小型變電站中，一臺(tái)變壓器及其配套設(shè)備一般包括：斷路器及操作單元、變壓器、變壓器控制屏、避雷器、差動(dòng)保護(hù)屏、變壓器接地系統(tǒng)等。下面以兩種情況分別講述變壓器的自動(dòng)化構(gòu)成方案。 

2.1 變壓器及配套設(shè)備為常規(guī)設(shè)備

如果斷路器及操作單元、變壓器、差動(dòng)保護(hù)屏、變壓器防雷接地系統(tǒng)等均為不含智能單元及計(jì)算機(jī)接口的常規(guī)設(shè)備，那么只需將變壓器控制屏部份選用可編程（PLC）變壓器自動(dòng)化屏，就能構(gòu)成比較完備的變壓器自動(dòng)化系統(tǒng)。其系統(tǒng)框圖如圖1所示，變電站中控室內(nèi)的變壓器控制屏及其配套設(shè)備分別與可編程變壓器自動(dòng)化屏通過(guò)電纜直接連接，進(jìn)行信息交換。中控室或遠(yuǎn)方的主計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)可編程變壓器自動(dòng)化屏的監(jiān)控來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的監(jiān)控，其中的信息交換由主計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的工控機(jī)（IPC）與可編程變壓器自動(dòng)化屏中的PLC通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種變壓器自動(dòng)化系統(tǒng)一般適用于改造舊站或建設(shè)資金規(guī)模不大的自動(dòng)化新站。

2.2變壓器及配套設(shè)備為智能化設(shè)備

如果斷路器及操作單元、變壓器、差動(dòng)保護(hù)屏、變壓器防雷接地系統(tǒng)等均已含有智能單元及計(jì)算機(jī)接口，那么變壓器控制屏部份選用可編程（PLC）變壓器自動(dòng)化屏，就可以非常方便地構(gòu)成功能強(qiáng)大的變壓器自動(dòng)化系統(tǒng)。其系統(tǒng)框圖如圖2所示，變電站中控室內(nèi)的變壓器控制屏及其配套設(shè)備分別與可編程變壓器自動(dòng)化屏通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)與中控室或遠(yuǎn)方的主計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交換。可編程變壓器自動(dòng)化屏與變壓器及配套設(shè)備之問(wèn)僅有極少量的電纜連接，整個(gè)系統(tǒng)顯得非常簡(jiǎn)單。

3 可編程變壓器自動(dòng)化屏的組成及實(shí)現(xiàn)

可編程變壓器自動(dòng)化屏的硬件設(shè)備一般包括PLC，PLC輸入/輸出信號(hào)隔離繼電器，近地操作按鈕及故障事故指示燈、報(bào)警器、智能變壓器油溫度巡檢儀，智能信號(hào)測(cè)試議，小直流電源，通訊適配器等。其系統(tǒng)框圖如圖3。軟件主要由PLC自動(dòng)化監(jiān)控程序和與監(jiān)控主計(jì)算機(jī)(上位機(jī))的通訊程序組成。

3.1 PLC的選型

從上述的被控對(duì)象(變壓器)的電氣特性看出，這個(gè)系統(tǒng)幾乎是對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行監(jiān)控。溫度模擬量及信號(hào)模擬量均有智能儀表對(duì)其監(jiān)控, 智能儀表的輸出觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)量進(jìn)入PLC，因此PLC只需選用基本模塊及通訊模塊，而不需特殊模塊。接下來(lái)應(yīng)確定PLC輸入∕ 輸出點(diǎn)數(shù)，統(tǒng)計(jì)可編程變壓器自動(dòng)化屏對(duì)變壓器及配套設(shè)備的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)，一般輸入不超過(guò)64點(diǎn)數(shù)，輸出不超過(guò)40點(diǎn)。在實(shí)際中我們選用了北京安控科技發(fā)展有限公司研制的Rock系列PLC產(chǎn)品Rock E20系列PLC產(chǎn)品。此產(chǎn)品采用先進(jìn)的16位CPU，配置嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)采集、運(yùn)算、邏輯、定時(shí)、控制、通訊等功能，其單CPU＋擴(kuò)展模塊，可承載32模塊，測(cè)控500個(gè)I∕ O點(diǎn)。以RS485或Intranet進(jìn)行本地?cái)U(kuò)展，以撥號(hào)Modem或GPRS等方式進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)展。該產(chǎn)品采用插撥方式擴(kuò)展、模塊尺寸小巧，安裝使用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單，具有應(yīng)用靈活、安全、可靠等特點(diǎn)。

3.2 可編程變壓器自動(dòng)化屏的硬件

組成可編程變壓器自動(dòng)化屏的各部件應(yīng)嚴(yán)格照按電氣規(guī)范設(shè)計(jì)、連接。此外，與PLC相連的部份應(yīng)嚴(yán)格按照PLC廠家技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、連接。

3.3 PLC的自動(dòng)化監(jiān)控程序

變電站的變壓器組成方式不同決定了可編程變壓器自動(dòng)化屏PLC的監(jiān)控程序的不同。在此以35KV單母線、一臺(tái)主變壓器為例，其開(kāi)機(jī)準(zhǔn)備條件及開(kāi)機(jī)程序如圖4，停機(jī)程序如圖5。

3.4 PLC與監(jiān)控主計(jì)算機(jī)串行通訊的實(shí)現(xiàn)

4 可編程變壓器自動(dòng)化屏的運(yùn)行

可編程變壓器自動(dòng)化屏在變壓器的自動(dòng)化運(yùn)行中處于實(shí)時(shí)監(jiān)控的重要位置，它通過(guò)輸入∕ 輸出信號(hào)隔離繼電器按變電站變電設(shè)備(隔離刀閘、斷路器、電壓互感器、電流互感器、變壓器防雷接地系統(tǒng)等設(shè)備)的狀態(tài) ∕ 控制信號(hào)，可編程邏輯控制器(PLC)將上述信號(hào)按具體的自動(dòng)化流程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并與監(jiān)控主計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)據(jù)。完成變壓器的開(kāi)、停，運(yùn)行維護(hù)與繼電保護(hù)（過(guò)電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、瓦斯保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)等）。它不僅使變壓器處于閉環(huán)自動(dòng)控制之中，而且使變壓器自動(dòng)化與測(cè)控保護(hù)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，從而使整個(gè)變壓器處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。由于PLC自身的特性，每個(gè)輸入∕ 輸出信號(hào)都有指示燈，使得變電站這個(gè)信號(hào)比較分散的場(chǎng)所維護(hù)檢修工作變得異常容易。 

5 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)已在我市多個(gè)變壓器的自動(dòng)化工程中成功投運(yùn)。我們發(fā)現(xiàn)其處理故障十分容易，既縮短了停電維護(hù)時(shí)間、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用又很低。運(yùn)行中發(fā)生諸如變壓器的瓦斯繼電器觸點(diǎn)進(jìn)水短路、中控室各接觸器電觸點(diǎn)斷線、變壓器控制回路等故障均能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、報(bào)警與自動(dòng)進(jìn)入其處理程序，并能在監(jiān)控主計(jì)算機(jī)上集中監(jiān)視。用PLC構(gòu)成的應(yīng)用環(huán)境，可以構(gòu)成滿足不同用戶或同一用戶不同時(shí)期對(duì)系統(tǒng)的需求，改變系統(tǒng)的組織方式只需重新輸入PLC監(jiān)控程序即可，我們對(duì)此相當(dāng)滿意。