中低壓配電網自動化及PLC實現方案

時間:2010-08-02 14:48 來源:未知

隨著科學技術的發展，實現中低壓配電網的自動化已成為電力係統發展的趨勢。中低壓配電網作為輸配電係統的最後一個環節，其實現自動化的程度與供用電的質量和可靠性密切相關。為此，本文特對中低壓配電網自動化的必要性及其實現方案作簡單的討論。

1 實現中低壓配電網自動化的必要性

1.1 實現中低壓配電網自動化是提高人們生活質量、發展國民經濟的要求

在現代社會中，供電質量的好壞，不僅反映一個國家或地區人們的生活質量、水平和投資環境的好壞，更是影響經濟發展的重要因素，它決定著工業發展的方向、規模。實際上，信息時代的到來，要求不間斷供電的計算機設備越來越多，給供電提出了更高的要求。停電或限電會導致減產，而忽然的停電則會危害工廠的重要設備。隻有實現中低壓配電網的自動化，才可能最大限度地提高供電質量，滿足人們日常生活工作與生產的需要。

1.2 實現中低壓配電網自動化是電力企業自身發展的需要　　

實現中低壓配電網自動化，可提高供電的質量和可靠性。實現中低壓配電網自動化，可減少故障次數，縮小事故範圍，縮短事故時間，為恢複供電、快速分析、診斷、報告事故原因提供有效的依據。

實現中低壓配電網自動化，可以提高整個電力係統的經濟效益：減輕維護人員的勞動強度；減少操作人員；增強電力係統的免維護性；有利於提高設備的安全和健康水平，延長使用壽命。

實現中低壓配電網自動化，可以提高整個電網的管理水平。主要包括：為電力係統計算機管理自動、準確、及時地提供更為詳盡、豐富的數據和信地方、任何用戶的計劃停電、供電；可以方便、直觀地監控全局內各個用戶的用電、供電情況，實現總體控製。

1.3 中低壓配電網是我國配電網自動化的薄弱環節　　

配電網自動化建設，在我國盡管起步較晚，但也已經進行了近20年的研究和實踐，取得初步成效。但是研究與實踐成果大多數都是在高壓配電網（35 k V以上）層次上進行的，而在中低壓配電網（配電房這一層次）的自動化問題上，還是一片空白，既沒有總體的規劃，也沒有一個統一的技術原則。不僅如此，目前的縱向監控一般隻限於變電站的出線以前，對於從變電站饋線到終端用戶等屬於用電管理範疇的監控，除少數大用戶的負荷控製外，尚無其它監控手段。

2 中低壓配電網自動化方案

2.1 電力係統自動化現有方案的比較　　

中低壓配電網（主要指開關站、開關房、開閉所）的自動化和變電站的自動化具有一定的相似性。因此，分析一下變電站自動化的實現方法，對於正確確定中低壓配電網自動化方案具有重要意義。

變電站自動化係統由5個部分組成：主站、遠方終端單元（re mote terminal units，RTU）、線路傳感器、遠方控製SF6或真空開關、通信電纜。其中，RTU裝置位於變電站現場，可以自動采集各種開關狀態量（遙信）、模擬量（遙測），並經專用通道傳遞到監控中心的主站係統；有的RTU還可以按監控人員的意圖和指令執行特定的遙控操作，並將操作結果返送監控中心主站係統。

從變電站RTU可以實現的功能來看，變電站的自動化包括3個方麵的內容：遙信、遙測、遙控。除此之外，有的係統還可以根據遙測的結果實現電能量總加功能。與此相應，變電站自動化係統可以分為兩類：一類隻實現了遙信、遙測的功能，即傳統的SCADA係統；而最新的SCADA 係統則屬於另外一類，它應該可以實現所有“三遙”功能。這兩類係統對應著電力係統自動化的不同階段和水平。

從變電站RTU實現遙測的方法來看，RTU存在兩種實現方案：

a）直流采樣方案

這種類型的RTU裝置在采集模擬量之前，先利用變送器將交流轉化成直流，然後再使用RTUA／D轉換元件將直流量表示成數字量。其裝置以模擬電路為主，輔以少量的數字電路。其特點在於需要變換器，無需高級的數字處理單元（CPU等），難以反映模擬量的瞬時變化，無法進行諧波分析，電能量總加功能的實現比較複雜困難。

b）交流采樣方案

這種類型的RTU裝置直接使用A／D轉換元件對交流電量進行采集計算，無需變送器之類的轉換設備，但需要快速的數字處理單元進行配合，以對采集到的數據進行分析、綜合。它不僅可以反映電量的瞬時變化，而且可以進行諧波分析，計算頻率，簡單地實現電能量總加功能。它們多使用微型計算機（如8 X86等）配合多個單片機（如8051、8098等）、並加上大量的A／D轉換電路，來實現開關量、模擬量的采集。

當前在數字技術得到充分發展和應用的情況下，交流采樣方案是配網自動化的一個合理選擇。它以數字電路為主，輔以少量的模擬電路，功能強大，擴充容易，可靠性較直流采樣方案有較大提高，綜合成本低。

2.2 中低壓配網自動化的應用特點

中低壓配網自動化係統由主站、遠方終端單元（RTU）、線路傳感器、遠方控製SF6 或真空開關、通信電纜等五個部分組成。中低壓配電網自動化的應用有自己不同的特點：

a）傳統的變電站RTU在功能上偏重遙信、遙測，但中低壓配電網的自動化對象（開關房、開閉所和配電房）數目繁多，開關操作頻繁，更注重遙信、遙控功能。

b）中低壓配電網的自動化對象遍布城市、農村等各種不同環境，被不同層次的用電管理人員（包括農村欧宝体育在线链接 ）所操作。更要求其具有安裝靈活、易操作、免專業維護、抗惡劣環境等特點。

c）應用於中低壓配電網的RTU，在功能上應具有模塊化結構，在硬件上要越簡單、越可靠越好。最好是同一套簡單硬件，隻要簡單進行一下設置，就可以滿足不同場合、不同規模的要求。

由此可見，有必要開發新型的、不同於傳統結構的RTU，以適合中低壓配電網自動化的特點和需要。

2.3 中低壓配電網自動化RTU的PLC實現

可編程序控製器（programmable logic con－troller，PLC）技術經過幾十年的發展，已經相當成熟。其品種齊全，功能繁多，已被廣泛應用於工業控製的各個領域。用PLC來實現中低壓配電網自動化的RTU功能，能夠很好地滿足RTU的特有的要求。在國內市場，有來自許多著名廠家的PLC產品。這些產品從簡單到複雜，都自成係列，可以滿足不同應用的特殊要求。大多數中低檔次的PLC產品，都包含有離散點輸入和輸出（點數的多少可以依據應用情況增減）、模擬采樣輸入、時鍾、通信等功能。利用這類PLC的現成功能，可以方便地實現中低壓配電網自動化的 RTU功能。使用PLC的離散輸入點來實現遙信、用PLC的離散輸出點來實現遙控、用PLC的模擬采樣輸入來實現遙測、用PLC的通信功能來實現和主機的通信。完成這些功能，都無需額外的硬件，隻需根據開關房的實際情況，對PLC進行簡單編程即可。不僅如此，利用PLC的模擬輸出功能，甚至還可以實現配電網的遙調。例如調節調壓變壓器的變比，調節靜止無功補償設備的電壓、電流相角等。

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