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中低压配电网自动化及其PLC实现方案
本文作者 不详 摘自 机电之家

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RTU功能的PLC实现包括硬件实现和软件实现两个方面。

3.1 硬件实现方面

在硬件方面,主要存在PLC的电源如何提供,PLC如何实现长距离的通信,遥控、遥信、遥测、遥调如何具体实现等问题。由于PLC都有配套的专用电源模块,因此在设计RTU时,主要应考虑电网断电后PLC 的供电问题,通常以配置充电电池的方式解决。

一般PLC的通信模块只具有短距离的通信能力,虽然有些公司为PLC提供配套的组网模块,但通信距离也限制在若干千米以内。而配电网的特点是点多、面广,因此,必须借助其它方式以延长PLC的通信距离。方法很多,有电话调制解调器方案、专线调制解调器方案、无线方案、寻呼台服务方案、光纤方案等。在同一个配电自动化工程中,可以根据具体情况,采用单一方法,也可以采用多种方法组合。

在RTU的四遥操作方面,由于PLC的电平以及功率容量同操作设备不可能正好一致,加上有电气隔离的要求,因此,必须增加辅助的电位转换、功率放大、电气隔离等模块和器件。

对于遥控,当PLC收到开关指令时,输出点到内部电源的通路被接通或关断,如果直接用输出点的输出电流去操作开关设备,则功率根本不够。因此,可把PLC的输出点作为一个小功率继电器的激磁电源,以控制该继电器的常开或常闭触点的开合,再由该继电器去控制配电网的配电开关的操作电源,使配电开关动作,线路或配电设备被投切。对于遥信,则是将被测开关的辅助触点两端引线接到PLC的输入点和地,当配电开关动作时,辅助触点相应开闭,PLC的相应输入点与地之间被断开或短接,从而在PLC内部获得一个高电平或低电平。对于遥测,经互感器出来的信号,必须落在PLC的A/D转换模块的测量范围之内,才能接入到相应模块的输入端。此外,在选择PLC的A/D模块时,还要考虑采样周期问题。周期太长,将无法获得精确数值。PLC可以实现遥调功能,但因电网中应用很少,这里不予详述。

3.2 软件实现方面

在PLC软件方面,由于PLC以循环扫描和中断两种方式来执行程序,因此为了完成所有RTU功能,PLC软件应包括:循环扫描执行的主程序;通信程序(接收和发送报文);收到报文分析程序;上发报文产生程序;输入点电平中断扫描程序;操作执行程序(遥控、遥信、遥测等)。

在上述程序模块的编制中,应重点考虑以下问题:

a)PLC的主CPU的速度是否足够快?如何编制出执行时间短的程序?

b)PLC和监控中心的通信要利用一套复杂的通信规约,PLC的程序容量能否容下所有程序?如何编制出短小精干的程序?

c)PLC是通过循环扫描输入点的内存映像以获取输入点的输入状态的,在配电开关动作时,相应辅助触点往往存在短暂的抖动。抖动的机械频率虽然很高,但相对于PLC的程序扫描执行的频率却是很低的,因此这种抖动会在PLC的内存映像中反映为多次不相干的开关动作,如何在程序上消除这种开关动作的假象?

实践证明,采用恰当的编程技巧,以上各种问题都可以得到圆满解决。

4 结论

实现我国中低压配电网自动化,是提高供电质量、用电可靠性和提高电力企业自身水平的需要。利用PLC来实现中低压配电网的RTU功能,具有简单、可靠、易用等特点,是一个比较有应用前景的实现方案。

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