关于智能变电站监控系统中的PLC技术研究

关于智能变电站监控系统中的PLC技术研究

朱乐

（中水珠江规划勘测设计有限公司广东广州510000）

摘要：PLC控制系统即可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出进行控制。本文就PLC技术的特点，以及其在智能变电站监控系统中，间隔层、站控层，以及断路器控制回路，防误闭锁装置中的运用进行讨论。

关键词：智能变电站断路器PLC防误闭锁

前言：

PLC控制系统是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的控制装置，具有体积小，功能强大，较强的干扰抗性，和操作方便、灵活等特点。PLC程序的编辑通常都会采用编程器，并且直接根据需要顺序寻找继电器编号、接点号以及地址编号便可以进行更改。其设计中有多种不同的控制设计语言可以选择。还根据应用规模的发展PLC会适应这种发展状态，从而对输入卡件、输出卡件的点数进行增加。

一、智能变电站各层中PLC的运用

首先，间隔层是一次设备与二次设备的一个结合面，主要工作时完成电力运行的电气检测工作，以及仪器的状态量检测、操作控制工作、计算机保护工作。间隔层设备主要有继电保护装置和智能电力仪表测控装置等。变电站自动化监控系统PLC，采用的是标准化和模块化的设计，具有保护、控制、测量、信号采集以及数据通讯等功能，与站控层的前置机和通信网络共同组成变电站的智能监控系统。所采用的PLC有两个或者更多的通讯接口，前面板的通讯接口主要目的是调试用的便携计算机的输入接口，后面板通讯接口主要目的是用于组网通讯，都有开放的通讯协议。工作人员在变电站的总监控中心，可以动态显示网上连接的所有变电站的监控系统，在监控中心里可虚拟的看到监控现场的开关和刀闸以及其他一些监控点。

其次，站控层处在管理层与间隔层的中间，起到“上传下达”的作用，主要用来进行数据汇总、数据交换、操作逻辑判断、操作命令下达等工作。站控层由很多个PLC组成，每个PLC的创新通讯接口都起到连接间隔层的总线型链路的作用，上行网络接口分别连接到以太网交换机，间隔层是通过现场总线与网管设备或者总线控制器相连接，并将其汇总到站控层的PLC上面，PLC再对其数据进行采集并作出判断，对管理层下达的命令进行操作。站控层上的PLC减少了上层服务器的工作量，提高了数据采集效率，也有利于对设备进行规划分类，更加科学的进行管理、减少耦合；也可以减少网络负荷，避免造成网络阻塞；也有利于工作人员对系统进行建设和维护。站控层PLC具有数据采集的功能，主要根据系统的要求设定了采集周期，对间隔层上PLC采集的数据进行汇总。对于继电保护数据，站控层PLC以接收的方式接收来自间隔层的数据信息，然后按照系统的要求再对采集到的数据进行分析处理；对于电量的数据采集，采取了“轮叫轮询”技术共享总线的方法，来达到数据采集的目的。站控层的数据通讯包括实时数据通讯、报警信息通讯、控制命令的发送和一些其他的数据通讯，在变电站自动化监控系统设计当中，数据通讯是站控层需要重点建设的一大方面。

二、PLC控制在断路器控制回路的应用

断路器是电力系统中极其重要的控制部件之一，但是传统的断路器存在很多缺点，PLC控制断路器功能比较强，有性价比高，可靠性强，抗干扰能力强，系统的设计、安装、调试等工作量较小，程序编辑比较简单，维修方便并且工作量小，体积小占地少等优点。本文给出一种PLC控制断路器设计，其系统的I/O接线图如图1所示。此外，PLC控制断路器主要优点是能够节省大量的中间继电器，很多的功能可以通过软件实现，减少了中间的连线，保护功能也有提高，使得断路器控制系统更加安全更加可靠。另外，通过PLC的输出特性可以知道，直流的电压一般是在24伏以下，交流的电压一般是在220伏。通常为了使断路器与PLC更好的配合工作，可以选用投入较小，维护起来比较方便的220伏交流操作电源，从而减少中间继电器的数量和电压变换的麻烦，提高整个控制系统的可靠性。可采用交流不间断电源作为事故情况下的继电保护电源，从而提高了系统的可靠性。

三、PLC控制在防误闭锁装置的应用

PLC对站内的所有设备进行数据的采集存储，并每一层设备操作逻辑的正确性进行判断，把指令送到相应的PLC中进行处理，PLC则会按照接收到的指令输出来控制辅助设备，从而对设备断路器和隔离开关的闭锁进行控制，实现变电站的防误闭锁功能。变电站的防误闭锁的对象共有两大类，一种是带着电动机可进行遥控操作的设备，如断路器和有载调压分接头开关等。这类设备可以远程进行遥控操作，一般不需要工作人员到场，除非遥控设备失灵才需要工作人员到现场调试；另一种是不带电动机的手动操作的设备，典型的代表是地刀，这类设备需要人员到场进行操作。由此可见，对于防误对象来说只要解决这两类设备的防误闭锁就可以。

网络型防误操作系统具有实时监控、实时数据采集、网络化操作、匹配性能强、系统实用性强的特点，由此形成的网络化防误管理平台提高了变电站的防误操作功能和安全性能，很大程度上解决了对变电站五防装置的实时监控职能。按照变电站电气设备的控制方式，网络型防误系统主要采取下面两种闭锁方法：①对于带着电动机可进行遥控操作的设备来说，可以在其分合闸回路当中串行接入一个PLC输出节点，通过PLC来控制分合闸回路的通断。②对于不带电动机的手动操作的设备，着需要加配电磁锁，在电磁锁的开闭回路中同样串行接入一个PLC输出节点。网络型防误系统由PLC、网络、网络的接口设备和防误主机等四部分组成。其工作方法是：在要准备执行倒闸操作时，PLC接收到主机发出的相应命令后，则闭合对应的输出接点，电路连通之后设备解锁，这时候工作人员可以对一次设备进行操作。工作人员完成操作之后，当PLC检测到设备操作完成以后就断开对应的输出接点，切断电源，完成闭锁。

四、小结

综上所述，本文主要就PLC技术在智能变电站监控系统中，间隔层、站控层，以及断路器控制回路，防误闭锁装置中的运用进行讨论。以期为今后的相关工作提供思路。总之，PLC技术因其自身的特点，其发展潜力巨大，其在智能变电站监控系统中的应用还应不断深入研究。

参考文献

【1】高勤,电器及PLC控制技术[M].北京:高等教育出版社,2002.

【2】朱学军.基于PLC控制系统在智能电网中应用研究[D].华北水利电学院，2011.

【3】宋燊.基于PLC的变电站监控系统的研究[J].知识经济，2011（11）.