PLC在高压配电系统控制中的应用

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摘要：近些年来，随着我国科学技术水平的不断提升，配电系统控制技术日益成熟，其在保证了供电质量的同时也促进了电力行业的持续发展。文章首先分析了plc技术原理，并对其技术特征进行阐述，最后从设备层功能与控制、远程监控两个方面探讨了PLC技术在高压配电系统中的具体应用。

关键词：PLC技术原理；高压配电系统；控制策略；电力系统；供电质量

1概述

配电系统是电力系统的重要组成，其对于保证电力系统供电质量及系统运行稳定具有积极作用，为此需要保证高压配电系统的有效控制，这是实现电力系统运行管理的重要途径。可编辑逻辑控制器（PLC）是基于存储的控制器，一般情况下可以用于内部存储程序面向用电客户的指令发送，并通过数字模拟信号的输入及输出向电力设备或生产环节进行控制，在一定程度上保证了电力生产的有序性，具有推广价值。

2配电系统中PLC技术简介

所谓PLC技术，是建立在计算机技术基础上的智能化程序控制技术，其核心为单片机，该技术的应用实现了对工业生产过程的自动化控制。PLC技术集成了电气、仪表和控制等多项技术设备，可依据电力系统建设规模等实际情况进行组合，满足工业控制需求。PLC技术的主要作用体现在：第一，高速指令处理。PLC技术的出现开辟出了新的应用领域，在对性能要求较低的情况下也可以将指令的处理周期缩短到最小；第二，浮点数运算。便于用户调整参数，及时在运算量增加的情况下也能实现高效、复杂的运算，保证运算结果的准确；第三，优化人机交互。通过人机界面优化，可以集成多种功能，降低了人机对话编程的难度；第四，口令保护。其加密了数据，并设置了权限访问，避免了数据的非法删改。

3PLC技术特征分析

PLC作为控制器，其灵活性更强，可以依据用户需求进行编程，只需客户发出指令，PLC便可依据一定的算法程序输出机器的执行指令，实现对生产线的直接控制。从理论层面来说，PLC技术的特征主要表现在：具有灵活性特征，PLC具有可编程的逻辑性，在遇到具体的问题时可以依据输入指令的不同输出不同的操作指令，这样就避免了传统计算机控制模式的盲目性与随意性；低耗、操作便捷，PLC系统占地空间小，但是性能与其他继电器相比更具优势，在实际生产过程中电能消耗较小，符合当前低碳环保的工业发展理念。

4PLC在高压配电系统中的应用分析4.1设备层功能及控制策略

4.1.1设备层功能及控制策略。在设备层，一般需要通过智能化传感器实现对信息的识别以及传送工作，并将其转为可识别信号，保证通信信号的有效传输与交互。在执行器中，可以使用中央处理器向计算机发出信号，从而实现控制器的管控功能。在设备层，一般会采用分布控制技术，通过设立多个控制器组建设备层，每个控制器可独立工作，不相互影响，但控制器之间形成了一个数据通道，和计算机之间也建立一个信息互通渠道。

4.1.2网络层功能及控制策略。网络是高压配电系统的重要组成部分，网络可将分散的配电设备连接在一起成为一个有机整体，并通过监控中心的服务器进行信息交互，在网络层可通过现场总线技术保证网络层功能的有效发挥。

4.1.3管理层功能及控制技术。管理层中工作人员可通过计算机设备实现对设备运行状况的实时观测，管理层通过系统集成技术将计算机网络中的子系统连接在一起，通过子系统之间的信息交换实现子系统工作的协调，建立一个完善的信息控制机制。

4.2远程监控系统当高压配电系统设备运行出现故障，对电能传输、变换等造成影响，通过PLC监控系统可及时发现故障并发送故障警报信号，对设备隐患进行排查，缩短了检修周期，提高了检修效率。

4.2.1PLC远程监控的原理。对高压配电系统电气设备的运行状态进行评价，可将其分为三个等级，如正常运行状态、异常运行状态和故障状态。作为正常状态就是设备运行过程中不存在缺陷或存在缺陷，但是不会影响设备的正常运行；所谓异常状态就是指存在一定缺陷，且对设备的运行状态造成较大影响，经检查发现电气设备存在不同程度的问题，不利于配电系统供电质量的提高；所谓异常状态是指电气设备缺陷发展到一定程度，对配电系统运行产生了负面影响，电气设备也出现了较为严重的损坏，但是可继续运行，这时需要注重设备性能观测，并立即进行维护检修；故障状态是指设备性能指标不符合生产要求且设备不能投入生产。PLC远程监控系统可以对配电保护系统的总受柜、1#变压器配出柜及2#变压器配出柜的三相电压是否欠压和三相电流是否过流等进行监测。当高压配电系统出现非正常运行状态，则立即发出报警信号或画面，运行人员在接收到报警信号后可迅速确定故障的发生位置，并派遣检修人员赶赴现场进行检查和维修。PLC通过对高压配电继电保护系统设备的采样，实现了运行数据分析。

4.2.2远程监控系统的设计。如图1，高压配电继电保护系统中设有远程监控工作室，采用PLC控制系统对配电系统中各继电保护设备的运行进行监测，采集运行参数，若监测设备连续变化，只要输入信号物理量，如电压以及电流，便可通过2路的模拟量输入通道的S7-200PLC模拟量输入模块，即可实现信息的采集、筛选以及转换功能，最后得到量化后的信号，再通过电压模拟量变成软件进行信号处理，编程软件先输入“AIWO”，电流模拟量输入的编程元件为“AIW2”。当断路器为合闸状态，则可以采用开关SA1、SA3以及SA5对总受柜、1#变压器配出室和2#变压器配出室的开进行调控，该系统在采集到总受室、1#变压器配出室和2#变压器配出室的U、V、W三相电压和电流信息后，若出现了欠压或者是过流问题，则会立即发出警报信号，必要时也可手动控制。PLC系统的运行实现了定向数据的采集，同时具备实时监测以及远程遥控的功能，有利于高压配电系统的稳定，可依据实际运行情况采取相应的保护措施。图1PLC控制系统示意图

4.2.3PLC的调试。依据PLC系统的控制要求，采用编程软件即可进行编程，得到图2的梯形图程序。为了对所编程序的运行控制效果进行检测，需要进行PLC调试。在正式调试之前，需要先进行编译，若编译完全正确则将程序下载至PLC程序中再进行调试，采用开关模拟对高压配电继电保护系统进行远程监控。上断电控制是开关量，选用开关便可实现控制工作，过流、欠压保护均通过自动检测工作进行数据采集分析进行保护。

4.3实例分析以某高压一次配电系统为例进行分析，该配电系统中有8台变压器并行运转，其有2路柴油发电机进线。在该系统中，PLC控制系统替代了传统继电器保护系统，使得配电柜之间的硬连线数量不断减少，控制流程得到了简化，控制效率有所提高。该系统通过进线柜和联络柜断路器之间的逻辑关系为主要参考依据对配电系统进行控制，如图2所示：图2进线和联络柜断路器之间的逻辑关系该系统中，PLC作为配电系统的控制中心，各型号模块相互关联，所有的模拟信号、保护和状态信号等信息数据均传输至控制中心，PLC控制系统依据各模块传递的信息采取相应的处理措施。该系统选用西门子S7-400H容错系统，实现了机架、电源、CPU、通讯总线的冗余。该系统中包括了多个功能子模块，保证了故障出现时能及时进行应急处理，可维护配电系统运行稳定。当某个冗余节点发生了故障，可及时发出故障信号，必要时可进行隔离处理，不会对其他节点的运行造成影响，这就意味着不会出现断电影响生活生产的问题。该控制系统实时检测母线、电源、断路器等信号，在系统运行后台会直接显示监测数据，若发生故障，也会显示故障源处理告警。为此，PLC系统成为了配电系统和运行管理人员联系的媒介，可对发送的信号进行有效识别，调控被控制对象的动作，保证系统运行可靠。

5结语

综上所述，在高压配电系统控制中，可以采用PLC进行系统管理，依据设计的相关要求对控制器进行合理设置，在保证施工人员素质的前提下，从控制方案的整体以及子系统的运行层面加强高压配电系统的整体管控，保证电力系统的运行质量与稳定。

参考文献：

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[2]王学富．PLC在公路隧道机电工程中的应用[J]．中国西部科技，2012，11（4）．

[3]李雄．高压供配电网络可视化集成控制系统的设计与应用[J]．新疆有色金属，2013，36（2）．

作者：刘晔 单位：江西铜业股份有限公司