基于PLC的變電站監測自動化淺析

潘哲

摘 要：為節約變電站管理成本，提高變電站管理質量，實現變電站監測自動化很有必要。在本文中，筆者通過對PLC的功能優勢進行介紹，結合選用原則，研究PLC在變電站監測自動化中的應用，并對PLC系統的抗干擾措施進行探討，為實現變電站監測自動化提供可靠依據。

關鍵詞：PLC 變電站監測 自動化

中圖分類號：TM855 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（b）-0119-01

20世紀70世紀末，可編程序控制器（PLC）正式誕生，并憑借高性能自動化的優勢，深受消費者好評，并獲得廣泛應用。在PLC的輔助下，歐美國家實現了變電站自動化監控。20世紀80年代中期，我國開始積極引進這一高新技術，主要用于控制廠礦機械與變電站斷路器，不過用于實現變電設備監測自動化的并不常見。

1 PLC的優勢與應用原則

隨著時代的發展，高新技術較從前獲得極大的改良，目前現有的PLC主要具備以下優良特性：

1.1 功能豐富多元化

PLC多采用的是Pentium、Alpha一類的高性能處理器，操作系統能夠執行多項任務，并能按照正確的邏輯順序完成運算，完全可以實現回路調節與代數計算，因此功能較從前更加豐富多元化。

1.2 網絡功能強大

現有的PLC均能為用戶提供Ethernte一類的通信網絡，在高速通信網絡的支持下，PLC的應用領域獲得了極大的拓展。

1.3 編程日趨標準化

絕大多數PLC廠家目前的編程均按照IEC61131-3標準來執行，該標準對梯形圖、順序功能圖、結構文本語言等編程語言均給予了準確的定義。

1.4 模塊微型化

通常在電力企業在實行變電站監督自動化時，需對投入與產出進行充分考量。這意味著相較于其他控制、監測設備，PLC需在高穩定性、耐用性以及經濟性上顯示出優勢。

一般情況下，PLC選型需遵守以下原則：（1）監控對象必須明確；（2）選擇輸入輸出模塊；（3）選擇控制系統的結構與方式；（4）選擇儲存器型號與容量；（5）確定支持技術與應用條件。

2 在變電站監測中PLC的應用

2.1 輸入信號的分類

變電站監測系統中的輸入信號可分為三種，即開關量、模擬量以及數字量。

（1）開關量的監測是為了解變壓器的風扇狀態、有載開關位置等。PLC主要利用開關量輸入模塊，實現對開關量信號的識別。通過對應的長安其獲取開關量，連接至PLC輸入端子后，每一個端子均將在PLC數據區內獲得一個“位”，也就是地址。通過內部光敏三極管飽、導通以及截至，獲取開關信號，查看PLC輸入位狀態值，便可實現對開關量的監測。

（2）模擬量的監測主要是為了解變電設備中，電流、電壓是否正常。PLC一般會借助模擬量對應的輸入輸出版塊，實現對模擬量信號的識別。當輸入端獲取由傳感器或信號發生器發送的模擬信號后，輸出端輸發送的模擬信號即成為PLC的控制對象。PLC將透過通訊口，自動向變電站監控中心反饋事實檢測值以及故障診斷結果。

（3）變電站中，大多數設備的檢測儀輸出的信號均為數字量，它們均具備專屬的編碼方式與輸出方式。在PLC中，數字量輸出前可預編對應程序，對從輸入端進入的儀器所對應的數據包進行識別，實現對設備儀器數字量的識別，經初步診斷后，將診斷信息反饋至變電站監控中心。

2.2 PLC系統的構架

變電站PLC系統可選擇的配置方式有兩種，分別為集中式與分散式。

（1）集中式的配置方式同樣有兩種，分別為微機式和PLC與馬賽克控制盤結合式。集中式配置方式的選擇，主要取決于變電站監控中心上位機的類型。集中式上位機主要用于接收自主PLC設備運行信息，主PLC則用于接收上位機命令，最終實現對變電設備的運行監測。倘若PLC無法順利完成變電站的監測工作，剩余PLC將在主PLC基礎上，通過輸入輸出模塊，實現對主PLC的擴展。不同類型的上位機應用范圍也存在一定差異，其信息儲存量、信息顯示、設備狀態的綜合診斷能力也會有所不同。

（2）分散式配置方式，主要是為所有監測對象配置一個微型PLC，通過一個主PLC對所有PCL數據信息的采集與整理，實現管理與控制的功能。這種方式從功能上來看，和使用微機作為上位機的集中式配置方式比較像，不過分散式配置方式會更加靈活，兩者功能也存在一定差異。分散式的主PLC主要負責與上位機進行連接，實現對所有微型PLC的管理，其本身并不具備對變電設備的監測功能。

2.3 采用PLC系統實現智能化監測與診斷

合理利用專家知識，提高PLC系統的診斷質量與效率，實現變電設備故障診斷的智能化，是故障診斷技術的長期發展目標。就目前情況來看，PLC產品功能與技術均十分有限，離智能化目標還有很長的距離。筆者認為，可有效結合網絡技術與通訊技術，通過PLC與計算機在網絡環境下的互聯，實現對變電設備故障的智能化檢測與診斷。

在設計過程中，可通過PLC對變電設備監測信號進行簡單的預處理，充分發揮出PLC技術的功能與優勢。通過對數據反饋內容的識別，掌握變電設備實時狀態，一經發現異常則立即發出預警，并自動采取相應措施，對故障部位進行保護，以便檢修。PLC可經通訊口或輸出端子，將變電設備的實時狀態反饋至上位機，隨后根據儲存的專家知識，對異常情況進行分析與診斷。上位機根據診斷結果做出正確決策，轉交控制權，并充分發揮出通訊口功能，輔助PLC完成自動化監測。

2.4 PLC系統的抗干擾措施

變電站中存在大量電磁干擾，因此PLC系統在運行過程中，務必具備抗干擾能力。筆者認為，為提高系統抗干擾能力，可從硬件與軟件兩方面著手。硬件方面，可將PLC下位機中各傳感變送器、自動化儀表與現場各類設施相連，提高整個系統的穩定性，另外，系統電源應使用隔離變壓器的供電系統，以確保持續供電。整個下位機系統，應選擇安裝在一個特制的箱內并安全接地，這種方式能有效減輕環境干擾。軟件設計師，同樣要加入抗干擾環節。在變成中，設置濾波程序，并在系統綜合診斷中，將采集數據與歷史數據進行對比，根據數據發展趨勢了解設備運行狀態，盡量降低干擾對PLC系統的不良影響。

3 結語

綜上所述，在PLC技術的輔助下，變電站實現了監測自動化，有效節約了監測管理成本，提高了管理質量。在設計變電設備監測診斷系統是，需結合系統的實際功能需求，通過正確選擇與合理利用，充分發揮出PLC的功能與優勢，為實現變電站監測自動化添加不懈動力。

參考文獻

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