基于PLC的供配电监控系统的设计.pdf

工业 自 基于 P L C的供配电监控系统的设计 李 炯 湖 南省 娄底 市 涟 源 电 力局 ， 湖 南娄 底4 1 7 1 0 0 是褴个变电站 的命脉 ．它对 变电站 内各用 电设 备进 行集中监视和管理 随 着综 合性 、多功能变 电站 的不断 可靠性提出了更高的要求，因此 ，划变电站 中供配电系统 的实时 监测 更加关 注。以 3 5 k V变电站供配电系统 一 套能完成 自动监控 的供配电系统。选用 S 7 4 0 0 P L C作为现场级的控制设备 ，运用 P L C编制监控程序 ，通 的监控界面来实现对供配电 系统的 监控 。对 系统 的硬 件配置和监控 软件 功能进 行了介 统的 实现进行 了讨论 。 关键词 供配 电；监控 系统 ；变电站 ；组态 ；P L C；Wi n C C 中图分类号 T P 3 9 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 1 O l 一 0 0 4 3 0 2 1 概述 电力 ．是现代 工业 生 产的 主要能 源 和动力 ．是 人类 现代 文明 的物质 技术 基础 。供配 电技 术就 是研究 电力 的 供应 和分配 问题 。做 好供 配 电T作 ．对 于保证 企业 生 产 和社会 生活 的正 常进 行和 实现 整个 国 民经 济 的现代 化具 有 十 分 重 要 的 意 义 。 近年来 ，随着高新技术 的发展 和应用 ，人们对 电能质 量和供 电可性靠提 出了新的要求 ，高压 、超高压变 电站 的 控制和保护系统必须适应这种新形势 。因此 ，改善 电网 结构 ．提高供 电能力与可靠性 以及综 合 自动化程度 ，以满 足 13益增 长的社会需求是电力企业 的首要 目标。 变电站 自动化系统利用计算机软硬件技 术 、网络通信 技术和 自动化技术对在线运 行的变 电站 全部设备进行 实时监视 、测量 、保 护 、 控制 和管理的 自动化系统 ．在我 困近几 年 发 展 迅 速 选 择 一 种 理 想 的 自动 化系统 ．合理组态是T程设计 和应用 的 重点工作 。 2系统功 能简 介 本变电站 自动化 系统采用T控机作 为监控 单元 ，以 S 7 4 0 0 P L C作 为控 制 单元 ，实现 以下功能 1 调 节 3台 主变 的分接开关以调 整母线 电压 ，实现 主变带电并联倒 闸 2 对高 压开关 实行远程操作 ．实现 各类用 电设备 的停 送 电 ； 3 在上位机监 控画 面显示供 收稿 日期2 01 0 0 7 1 9 配 电设备 的电量 电压 、电流等 ，将 数据 归档 并生成相 应 曲线 ； 4 采集供 配 电设备 状态 、报警信息 ，归档并 生成相应 的报警画面。 3硬件设计及特点 3 ． 1 硬 件设 计 本 系统采用 S I E M E N S公 司的 S 7 4 0 0作为控 制单元 ． 并起到通信处理器 的作用 。模 拟量检测采用传感器 ，通过 A ／ D转换 ，转换 成 P L C能识 别的数字量 ，通过 MP I 通信 ， 将 程量 在上位机 Wi n C C中显 示出来 开 关量直接 送入 P L C 。P L C负责 完成现场设 备的数据采集 、程序控 制 ，是 整 个 自动化 系统 中的核心部 分[4 j 。其 硬件结 构如 图 1所 示 ，由 1个主站和 6个 E T 2 0 0 远程 I ／ O设备 组 成 。主 图 1 硬件 系统结构 站 2台上位 机 ，l台打印机和一套 S 7 4 0 0 P L C组成 。2台 上 位 机 互 为 热备 用 ． 可独 立 操 作 ．上 位 机 通 过 工 业 以 太 网 与 P L C通信 ，P L C通过 P r o fi b u s 与现场设备通信 。 3 ． 2设计特 点 1 P L C高 速 的指 令 处 理 。O ． 1 ～ 0 ． 6 tx s的 指 令 处 理 时 间 在中等到较低的性能要求范嗣内开辟 了全新的应用领域 2 硬件模块化结 构设计 。若某 一模块发 生故 障 ，可 迅 速更 换 ，缩 短 了故 障 时 间 ，提 高 了 灵 活性 ，机架 预 留插 槽便 于 扩 展 。 3 冗余系统提高了系统的可靠性 4人机 界 面 HMI 实 现 控 制过 程 可 视 化 。 5 因 监控室离电抗器等电磁十扰源较近 ，P L C专为 工业环境应用而没计 ，可有效屏蔽 电磁干扰 ，提高 了系统 的稳 定性 。 6 口令保护 。多级 口令保护可使片 】 户高度 、有效地 保护其技术机密 ，防止未经答应 的复制和修改。 4 P L C软件设计 软件包括 } 位饥程序和下位机 P L C程 序两部分。上位 机采用 Wi n C C 6 ． 0设计 ，它是基于 P C的人机界面软件 系 统 。提供生成 了复杂可视化任务 的组件和 函数 。P L C程 序 采用 S T E P 7结 构 化 梯 形 图编 程0 。 应用 P L C进行T业过程设计 ，通常要涉及很 多因素 ， 本设计主要考虑以下原则 1 完 整 性 原 则 最 大 限 度 的 满 足 系 统 过 程 和 设 备 的 控制要求 2 可靠性原 则确保控制 系统的可靠性 ； 3 经济性原则 力求控制系统简单 、实用 、合理 ； 4 发展性原 则考虑生产发展和改进的需要 ，在 I ／ 0 接 口、通信等方面留有一定余地 。 5监控 系统的设计 5 ． 1监控软 件 本 文选 用 了两 门子 组 态 软 件 Wi n C C Wi n d o ws C o n t r o l C e n t e r Wi n C C是一个集成的人 机界面系统和监控管理 系 统 。它 运 行 于 个 人 计 算 机 环 境 ，使 用 方 式 灵 活 ， 功 能 齐 全 。用 户在 其 界面 下进 行组 态 、编程 和数 据 管 理 ，形 成 所 需要 的操作画面 、监视画面 、控 制画面 、报警 画面 、实 时 趋势 曲线 、历史趋势曲线 和打印报表等 ． 5 ． 2图形 监控 系统 图形 监控 系统功 能包括 图形监 视和可 视化 操作 两部 分 。图形监视 功能包括所有监控数据的动态监视 ，所有断 路器的分 、合 闸情况的动态 显示 ．所有隔离开关的当前位 置 ，以及线路 与设备带电情况的动态跟踪。可视化操作功 能包 括 各 主 设 备 的 分 、合 闸操 作 ，系统 保 护 定 值 的 动 态 修 改 。 图形监 控 系统 可采 用组态 王提 供的 图形编 辑器 轻松 实现 。利用 图形 编辑器 创建 过程 画面后 ．画 面中建立 的 各 种对 象 ，可利 用动态 属性 组态功 能 ．使 其在 运行 中动 态化 具 体来说 ．对代表各个 断路 器 的图形对 象 ，将“ 显 示 ”属性与表示该断路 器闭合或分 断的过程变 量连 接 ．当 系统检测到过程变量发生变化 时，动态显示或 隐藏该 图形 对象 ，就可以实现对相应断路器 的分 、合 闸情况 的动态显 示 。将图形对象的 “ 颜 色”属性 与相应 的表示 电压 、电流 值 的过程变 量相连接 ．可 以实现 系统 的“ 有 电推 导”功 能。而各 电量数据则是利用“ I ／ 0 ”域与相应过程变量连接 实 现 现 场 各 类 报警 信 号也 是 通 过 主 站 数 字量 输 入 板 和 E T 2 0 0子站远程 I ／ O输入 P L C ，P L C将这些报警信 息传 给 上位机 ．上位机将各类信息进行归档 ，并在画面上显示报 警详情 6结论 随着全社 会对 自动 化程度要求 的不断提高 ，各 种智能 型的系统设备在不断⋯现。而电力企业 中供配电系统是 一 切 自动 化 系 统 设 备 的 基 石 } fj ，S I EME NS公 司 的 S 7 4 o 0 P L C 性能可靠 、使用总线的智能 型供 配电系统 ，符合未来供配 电系方便 、功 能强大 、易于编 程 ，因此 采用 P L C Wi n C C 的发展方向 ．其在变 电站 自动化系统 中的应用范 围将会 日 益 扩 大 。 参与文献 [ 1 ]龚静．配 电网综合 自动化技 术 [ M]．北京 机械 工业 出版 社 ． 2 0 0 8 ． [ 2 ]张全元．变电站现 场事故处理及典型案例分析[ M]．北京 中 国 电力 出版 社 ．2 0 0 8 ． [ 3 ]陈英涛．继电保护 与综合 自动化 系统[ M]．北京 化学3 - 业 出 版 社 ．2 0 0 7 ． [ 4 ]蔡 小亮 ，罗益民，孙锋 ，等．基 于 P L C和 Wi n C C的智能双腔 监 测换 热器 系统 [ J ]．化 工 自动化及仪表 ，2 0 1 0 ，3 7 2 8l 一 8 3 ． [ 5 ]朱绍祥．可编程序控制 器原理与应用 [ M]．上海 上海交通 大学出版社．1 9 9 2 ． [ 6 ]S I MA T I C ．wi n C C V 6 ．0使 用手册[ z]．北 京 西 门子 中 国 公 司 ．2 0 0 4 ． 作者简介李炯 ，男 ，1 9 7 9年生 ，湖南涟源人．大学本科 ， 程师。研究领域 变电站及调度 自动化系统维护。 f 编 辑 向 灞 豳翻翳 0 豳●■ 工 飞 1