基于PLC技术的低压智能控制屏的设计与应用

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  • 1 引言
       
    近年来,35kV及以上等级变电站越来越多实现无人值守,而站内低压用电是保证变电站各种电气设备运行维护的基础,因此对变电站低压配电屏进行有效监控就越发显得重要。低压配电屏一次系统结构一般设计为两路进线,通过自动转换开关ATS或者联络开关实现不同电源之间的切换,出线负荷可根据实际需求配备相应的开关。在低压配电屏中加入智能控制系统,不仅可准确掌握相关电量参数、实现自动切换、远程监控等功能,还可丰富产品内涵,极大提高产品竞争力。本文主要介绍低压智能控制屏的设计思路及实现方式,通过系统的集成,将PLC、触摸屏、PM表、电压检测模块等智能设备有机的结合在一起,完成对进出线开关及相关电力参量的有效监控。

    2 设计要求
       
    低压智能控制屏的设计要求主要有两部分:(1)电力参数及进出线开关状态采集、就地显示及上传;(2)两路进线电源自动切换。
        电力参数需要采集两路进线的电流、电压、频率、功率因数、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能等参数。进出线开关状态要求实时反映低压配电屏进线、出线开关的状态。设计要求将上述遥测遥信量就地显示于人机界面,并能准确上传至上级监控平台。
        为了确保供电可靠性,变电站低压配电屏设计为两路进线,通过自动转换开关ATS或者母联开关实现两路电源之间的切换。采用ATS的方式时,该设备有0、l、2三种位置状态。当ATS处于0位置时,两路电源皆不投入;当处于l位置时,I路电源投入运行;当处于2位置时,II路电源投入运行。基于ATS的控制特点,要求智能控制系统对ATS有五种控制模式,分别是:停止、固定电源I、自动电源I、固定电源II、自动电源II,综合汇总如表1所示。

        采用母联开关的方式时,一般采用两进线一母联的“三合二”的控制方式保证供电,实现方式与ATS类似,不再赘述,下面仅以ATS为控制对象加以说明。

    3 系统分析与设计
    3.1 网络结构及硬件分析
       
    按照上述设计要求,在考虑满足性能的同时,还要兼顾整体价格的平衡,因此系统设备的选型需慎重考虑。智能控制系统不仅要完成自动控制的功能,还要完成与底层设备的现场总线通信功能。因此通过综合考虑,智能控制系统的核心设备选择了施耐德公司的小型PLC:TWDLCAFAODRF。该设备在本体有24个开关量输入点,16个开关量输出点,还可以通过扩展模块将IO点数最大扩展至264点。该设备更为强大的是有三个通信口:1个可作为通信用的编程口;1个RS485通信口;1个以太网接口,该PLC具有很强的集成与扩展能力。参阅图l中的系统结构,Twido作为核心控制单元,通过以太网上联触摸屏以及上级监控平台,通过RS485现场总线下接智能接口设备,还能通过I/O硬接线连接开关的辅助触点,完成输入输出控制。

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