PLC在電壓無功綜合控制裝置中的應用

電壓的穩(wěn)定對于保證國民經(jīng)濟的生產(chǎn)、延長生產(chǎn)設備的使用壽命有著重要的意義，而盡量減少無功在線路上的流動，降低網(wǎng)損、經(jīng)濟供電又是每一供電部門的目標。老式變電站通常是人為調(diào)節(jié)電壓無功，這一方面增加了值班員的負擔，另一方面人為去判斷、操作，很難保證調(diào)節(jié)的合理性。迄今為止，國內(nèi)用于變電站的電壓無功綜合控制裝置有很多，從控制原理來講大體可以分為以下幾種：時間順序控制法，測量電壓控制法，測量無功控制法，測量功率因數(shù)及電壓控制法，測量電壓和無功控制法。目前在國內(nèi)運行的電壓無功綜合控制裝置大多是按第五種控制原理設計的。隨著近幾年我國電力系統(tǒng)自動化水平的迅速提高，尤其是變電站自動化的發(fā)展已突破傳統(tǒng)使用大量電纜組成復雜的二次控制回路，取而代之的是通訊網(wǎng)，將變電間隔層與變電站層連接起來，使各間隔層的控制終端能夠資源共享。而作為變電站自動化重要組成部分的電壓無功綜合控制也隨之出現(xiàn)多種實現(xiàn)方式。本研究采用PLC作為核心控制元件，實現(xiàn)了對變壓器分接頭開關及電容器組開關的控制、減輕運行人員的負擔、達到經(jīng)濟供電的目標。

二、系統(tǒng)簡介

根據(jù)變電站電壓無功綜合控制要求，綜合控制點數(shù)，本裝置選擇了三菱公司的FX2N－128MR型PLC，它包括輸入、輸出、程序存儲器和處理器4部分，具有指令速度快、可靠性高、中斷靈活、內(nèi)置計數(shù)器、抗干擾能力強等特點。

觸摸屏采用三菱公司F940－SWD型，它是基于PLC的軟硬一體人機界面，能以圖形界面方式實現(xiàn)各種工作狀態(tài)的顯示，并具有使用方便、人機對話界面友好、組態(tài)技術易掌握、與PLC可進行良好的通訊。通過觸摸屏可以實現(xiàn)控制裝置的定值瀏覽和修改、運行時的主要參數(shù)和重要的開關信號顯示等。

模擬量采樣單元是本公司自己研制的，主要對變壓器三側(cè)電壓和電流采樣計算，并由采樣的數(shù)據(jù)計算出相關的測量值，如有功功率、無功功率、功率因數(shù)等。它還具有兩個通訊接口，把計算出的數(shù)據(jù)或變電站監(jiān)控系統(tǒng)的遙控指令通過RS－485通訊接口傳給PLC，同時接受PLC傳過來的數(shù)據(jù)。另外的一個RS－485／RS－232通訊接口和變電站監(jiān)控系統(tǒng)通訊。

檔位顯示單元是本公司自己研制的，主要用來對有載調(diào)壓變壓器分接頭開關位置顯示，并把分接頭開關位置信號轉(zhuǎn)換為BCD碼給PLC。

系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

三、系統(tǒng)功能設計

1、控制原理

2、主要功能

（1）采用微電腦和數(shù)字信號處理技術，根據(jù)電網(wǎng)的實時參數(shù)，自動綜合控制變壓器的有載分接開關和電容器組的投切，使變壓器工作在最佳狀態(tài)，可以顯著降低變壓器的損耗，提高電網(wǎng)的安全運行水平，具有較大的經(jīng)濟效益；

（2）最多可以同時控制3臺主變和12組電容器，能自動識別并適應主變運行方式的變化，保證電壓合格率在95％以上；

（3）有完善的保護和閉鎖措施，可以防止主變分接開關的連續(xù)調(diào)節(jié)故障，運行安全可靠；

（4）具有打印、通信接口，可以與RTU或變電站綜合自動化系統(tǒng)通訊，遠方修改運行參數(shù)；

（5）參數(shù)整定方便，密碼保護安全。

3、PLC程序設計

應用編程軟件SWOPC－FXGP／WIN－C完成系統(tǒng)控制程序的編制工作。該編程軟件具有梯形圖、指令表兩種輸入方式，相互之間可以轉(zhuǎn)化。本裝置的程序采用時梯形圖方式。由屏蔽通訊電纜的RS－232串行端口和觸摸屏的串口RS－232通訊，觸摸屏和PLC之間以RS－422通訊來上傳或下載程序。