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摘要：近些年來，隨著我國科學技術水平的不斷提升，配電系統(tǒng)控制技術日益成熟，其在保證了供電質量的同時也促進了電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。文章首先分析了plc技術原理，并對其技術特征進行闡述，最后從設備層功能與控制、遠程監(jiān)控兩個方面探討了PLC技術在高壓配電系統(tǒng)中的具體應用。

關鍵詞：PLC技術原理；高壓配電系統(tǒng)；控制策略；電力系統(tǒng)；供電質量

1概述

配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的重要組成，其對于保證電力系統(tǒng)供電質量及系統(tǒng)運行穩(wěn)定具有積極作用，為此需要保證高壓配電系統(tǒng)的有效控制，這是實現(xiàn)電力系統(tǒng)運行管理的重要途徑?？删庉嬤壿嬁刂破鳎≒LC）是基于存儲的控制器，一般情況下可以用于內(nèi)部存儲程序面向用電客戶的指令發(fā)送，并通過數(shù)字模擬信號的輸入及輸出向電力設備或生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行控制，在一定程度上保證了電力生產(chǎn)的有序性，具有推廣價值。

2配電系統(tǒng)中PLC技術簡介

所謂PLC技術，是建立在計算機技術基礎上的智能化程序控制技術，其核心為單片機，該技術的應用實現(xiàn)了對工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化控制。PLC技術集成了電氣、儀表和控制等多項技術設備，可依據(jù)電力系統(tǒng)建設規(guī)模等實際情況進行組合，滿足工業(yè)控制需求。PLC技術的主要作用體現(xiàn)在：第一，高速指令處理。PLC技術的出現(xiàn)開辟出了新的應用領域，在對性能要求較低的情況下也可以將指令的處理周期縮短到最??；第二，浮點數(shù)運算。便于用戶調(diào)整參數(shù)，及時在運算量增加的情況下也能實現(xiàn)高效、復雜的運算，保證運算結果的準確；第三，優(yōu)化人機交互。通過人機界面優(yōu)化，可以集成多種功能，降低了人機對話編程的難度；第四，口令保護。其加密了數(shù)據(jù)，并設置了權限訪問，避免了數(shù)據(jù)的非法刪改。

3PLC技術特征分析

PLC作為控制器，其靈活性更強，可以依據(jù)用戶需求進行編程，只需客戶發(fā)出指令，PLC便可依據(jù)一定的算法程序輸出機器的執(zhí)行指令，實現(xiàn)對生產(chǎn)線的直接控制。從理論層面來說，PLC技術的特征主要表現(xiàn)在：具有靈活性特征，PLC具有可編程的邏輯性，在遇到具體的問題時可以依據(jù)輸入指令的不同輸出不同的操作指令，這樣就避免了傳統(tǒng)計算機控制模式的盲目性與隨意性；低耗、操作便捷，PLC系統(tǒng)占地空間小，但是性能與其他繼電器相比更具優(yōu)勢，在實際生產(chǎn)過程中電能消耗較小，符合當前低碳環(huán)保的工業(yè)發(fā)展理念。

4PLC在高壓配電系統(tǒng)中的應用分析4.1設備層功能及控制策略

4.1.1設備層功能及控制策略。在設備層，一般需要通過智能化傳感器實現(xiàn)對信息的識別以及傳送工作，并將其轉為可識別信號，保證通信信號的有效傳輸與交互。在執(zhí)行器中，可以使用中央處理器向計算機發(fā)出信號，從而實現(xiàn)控制器的管控功能。在設備層，一般會采用分布控制技術，通過設立多個控制器組建設備層，每個控制器可獨立工作，不相互影響，但控制器之間形成了一個數(shù)據(jù)通道，和計算機之間也建立一個信息互通渠道。

4.1.2網(wǎng)絡層功能及控制策略。網(wǎng)絡是高壓配電系統(tǒng)的重要組成部分，網(wǎng)絡可將分散的配電設備連接在一起成為一個有機整體，并通過監(jiān)控中心的服務器進行信息交互，在網(wǎng)絡層可通過現(xiàn)場總線技術保證網(wǎng)絡層功能的有效發(fā)揮。

4.1.3管理層功能及控制技術。管理層中工作人員可通過計算機設備實現(xiàn)對設備運行狀況的實時觀測，管理層通過系統(tǒng)集成技術將計算機網(wǎng)絡中的子系統(tǒng)連接在一起，通過子系統(tǒng)之間的信息交換實現(xiàn)子系統(tǒng)工作的協(xié)調(diào)，建立一個完善的信息控制機制。

4.2遠程監(jiān)控系統(tǒng)當高壓配電系統(tǒng)設備運行出現(xiàn)故障，對電能傳輸、變換等造成影響，通過PLC監(jiān)控系統(tǒng)可及時發(fā)現(xiàn)故障并發(fā)送故障警報信號，對設備隱患進行排查，縮短了檢修周期，提高了檢修效率。

4.2.1PLC遠程監(jiān)控的原理。對高壓配電系統(tǒng)電氣設備的運行狀態(tài)進行評價，可將其分為三個等級，如正常運行狀態(tài)、異常運行狀態(tài)和故障狀態(tài)。作為正常狀態(tài)就是設備運行過程中不存在缺陷或存在缺陷，但是不會影響設備的正常運行；所謂異常狀態(tài)就是指存在一定缺陷，且對設備的運行狀態(tài)造成較大影響，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電氣設備存在不同程度的問題，不利于配電系統(tǒng)供電質量的提高；所謂異常狀態(tài)是指電氣設備缺陷發(fā)展到一定程度，對配電系統(tǒng)運行產(chǎn)生了負面影響，電氣設備也出現(xiàn)了較為嚴重的損壞，但是可繼續(xù)運行，這時需要注重設備性能觀測，并立即進行維護檢修；故障狀態(tài)是指設備性能指標不符合生產(chǎn)要求且設備不能投入生產(chǎn)。PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以對配電保護系統(tǒng)的總受柜、1#變壓器配出柜及2#變壓器配出柜的三相電壓是否欠壓和三相電流是否過流等進行監(jiān)測。當高壓配電系統(tǒng)出現(xiàn)非正常運行狀態(tài)，則立即發(fā)出報警信號或畫面，運行人員在接收到報警信號后可迅速確定故障的發(fā)生位置，并派遣檢修人員趕赴現(xiàn)場進行檢查和維修。PLC通過對高壓配電繼電保護系統(tǒng)設備的采樣，實現(xiàn)了運行數(shù)據(jù)分析。

4.2.2遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計。如圖1，高壓配電繼電保護系統(tǒng)中設有遠程監(jiān)控工作室，采用PLC控制系統(tǒng)對配電系統(tǒng)中各繼電保護設備的運行進行監(jiān)測，采集運行參數(shù)，若監(jiān)測設備連續(xù)變化，只要輸入信號物理量，如電壓以及電流，便可通過2路的模擬量輸入通道的S7-200PLC模擬量輸入模塊，即可實現(xiàn)信息的采集、篩選以及轉換功能，最后得到量化后的信號，再通過電壓模擬量變成軟件進行信號處理，編程軟件先輸入“AIWO”，電流模擬量輸入的編程元件為“AIW2”。當斷路器為合閘狀態(tài)，則可以采用開關SA1、SA3以及SA5對總受柜、1#變壓器配出室和2#變壓器配出室的開進行調(diào)控，該系統(tǒng)在采集到總受室、1#變壓器配出室和2#變壓器配出室的U、V、W三相電壓和電流信息后，若出現(xiàn)了欠壓或者是過流問題，則會立即發(fā)出警報信號，必要時也可手動控制。PLC系統(tǒng)的運行實現(xiàn)了定向數(shù)據(jù)的采集，同時具備實時監(jiān)測以及遠程遙控的功能，有利于高壓配電系統(tǒng)的穩(wěn)定，可依據(jù)實際運行情況采取相應的保護措施。圖1PLC控制系統(tǒng)示意圖

4.2.3PLC的調(diào)試。依據(jù)PLC系統(tǒng)的控制要求，采用編程軟件即可進行編程，得到圖2的梯形圖程序。為了對所編程序的運行控制效果進行檢測，需要進行PLC調(diào)試。在正式調(diào)試之前，需要先進行編譯，若編譯完全正確則將程序下載至PLC程序中再進行調(diào)試，采用開關模擬對高壓配電繼電保護系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控。上斷電控制是開關量，選用開關便可實現(xiàn)控制工作，過流、欠壓保護均通過自動檢測工作進行數(shù)據(jù)采集分析進行保護。

4.3實例分析以某高壓一次配電系統(tǒng)為例進行分析，該配電系統(tǒng)中有8臺變壓器并行運轉，其有2路柴油發(fā)電機進線。在該系統(tǒng)中，PLC控制系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)繼電器保護系統(tǒng)，使得配電柜之間的硬連線數(shù)量不斷減少，控制流程得到了簡化，控制效率有所提高。該系統(tǒng)通過進線柜和聯(lián)絡柜斷路器之間的邏輯關系為主要參考依據(jù)對配電系統(tǒng)進行控制，如圖2所示：圖2進線和聯(lián)絡柜斷路器之間的邏輯關系該系統(tǒng)中，PLC作為配電系統(tǒng)的控制中心，各型號模塊相互關聯(lián)，所有的模擬信號、保護和狀態(tài)信號等信息數(shù)據(jù)均傳輸至控制中心，PLC控制系統(tǒng)依據(jù)各模塊傳遞的信息采取相應的處理措施。該系統(tǒng)選用西門子S7-400H容錯系統(tǒng)，實現(xiàn)了機架、電源、CPU、通訊總線的冗余。該系統(tǒng)中包括了多個功能子模塊，保證了故障出現(xiàn)時能及時進行應急處理，可維護配電系統(tǒng)運行穩(wěn)定。當某個冗余節(jié)點發(fā)生了故障，可及時發(fā)出故障信號，必要時可進行隔離處理，不會對其他節(jié)點的運行造成影響，這就意味著不會出現(xiàn)斷電影響生活生產(chǎn)的問題。該控制系統(tǒng)實時檢測母線、電源、斷路器等信號，在系統(tǒng)運行后臺會直接顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)，若發(fā)生故障，也會顯示故障源處理告警。為此，PLC系統(tǒng)成為了配電系統(tǒng)和運行管理人員聯(lián)系的媒介，可對發(fā)送的信號進行有效識別，調(diào)控被控制對象的動作，保證系統(tǒng)運行可靠。

5結語

綜上所述，在高壓配電系統(tǒng)控制中，可以采用PLC進行系統(tǒng)管理，依據(jù)設計的相關要求對控制器進行合理設置，在保證施工人員素質的前提下，從控制方案的整體以及子系統(tǒng)的運行層面加強高壓配電系統(tǒng)的整體管控，保證電力系統(tǒng)的運行質量與穩(wěn)定。

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作者：劉曄 單位：江西銅業(yè)股份有限公司