衛(wèi)艷峰

【摘要】可編程控制器（PLC）作為目前最為常用的新型工業(yè)控制裝置，在應用之中以其簡單的操作系統(tǒng)、可靠地性能控制等優(yōu)勢受到各企業(yè)和單位的青睞與關注。尤其是在電力系統(tǒng)中，其應用更為廣泛。PLC對變壓器控制精度高，管理性能優(yōu)異而受到人們的高度重視，同時本身還具備著計算機、通信、電子等特性，這就為促進變壓器實現(xiàn)現(xiàn)代化管理工作模式提供了基礎平臺。本文就PLC在變電站變壓器自動化的應用進行分析與探討，并提出了相關的構建重點。

【關鍵詞】變壓器；變電站；PLC可編程控制器；自動化

近年來，社會發(fā)展對電力能源需求不斷提高，電力容量也隨之擴大。因此對電力系統(tǒng)可靠性和電力設備的全方位監(jiān)控、管理都提出了越來越高的要求，然而傳統(tǒng)的手工繼電器操作控制與管理方式已無法滿足目前高速發(fā)展的社會需求，這就迫切需要人們在工作中采用新技術、新設備和新方法來滿足這種社會發(fā)展需求。

１．傳統(tǒng)的變壓器管理方式

傳統(tǒng)的變電站在工作中通常都是以常規(guī)的設備為主，在工作中其安全性、可靠性和穩(wěn)定性都存在著極大的不足，尤其是二次設備多屬于一種電磁式工作模式，只有在工作當?shù)夭拍軌蚓邆湟欢ǖ目刂乒δ?，其運行方式也多為有人值班運行管理模式，這就造成了在管理工作中維護工作量大。隨著近幾年來，社會生產(chǎn)技術的不斷發(fā)展影響下，變電站自動化系統(tǒng)經(jīng)過多年的努力與研究逐步實現(xiàn)了分散式控制系統(tǒng)模式。在變電站管理工作中逐步實現(xiàn)了以遙測、遙信和遙控為核心的管理工作體系。在這種管理控制模式下，變電站變壓器各種命令的執(zhí)行和各種現(xiàn)場電氣的保護功能都是由其獨立完成，并且將這些信息通過信息系統(tǒng)傳遞給后臺計算機系統(tǒng)。變電站變壓器自動化系統(tǒng)的綜合功能多是由后方計算機來承擔的，這對于提高電網(wǎng)安全和電網(wǎng)運行水平至關重要，同時對于提高變電站工作可靠性和平穩(wěn)性也十分有效。

2.可編程控制器概述

可編程控制器也被稱之為PLC控制器，是新一代工業(yè)管理控制裝置，這種控制器在應用中存在著結構簡單、性能全面、可靠性能高、使用方便、適應能力強等優(yōu)勢，同時還具備這良好的通信功能和實時控制功能。一般而言，在一個PLC中包含著強大的控制管理功能，使得其在工作中能夠獨立的通過網(wǎng)絡分布式系統(tǒng)輕而易舉的完成各項復雜控制任務。通常情況下，這種設備的運行只需要一點小小的投入就可以完成最大且極為精確的控制管理要求，因此在工業(yè)領域備受人們的青睞于歡迎，特別是經(jīng)過特殊處理和配置后的PLC，其能夠在保證使用操作簡單易懂的同時更是大大的拓展了其應用領域。就目前常見的PLC而言，其存在著體積小、結構緊湊、編程方便、梯形圖編程方式面向一般的電器技術人員具有著操作簡單方便、維修容易，極容易實現(xiàn)機電一體化管理控制要求，因而在變電站綜合自動化建設中受到人們廣泛的關注。

在目前的變電站工作中，我們常見可編程控制器應用模式主要有：可編程自動化控制與管理裝置，可編程變壓器自動化屏、可編程微機計量屏、可編程中央信號處理器屏等，這些智能裝置的應用與研究多是建立在PLC為主要核心的基礎上，能夠在工作中通過掛網(wǎng)、遙控、遙測等方式來對變電站工作中常見問題進行處理和管理，從而取代了傳統(tǒng)的RTU管理控制模式。

3.變壓器自動化的構成方案

在中小型變電站中，一臺變壓器及其配套設備一般包括：斷路器及操作單元、變壓器、變壓器控制屏、避雷器、差動保護屏、變壓器接地系統(tǒng)等。下面以兩種情況分別講述變壓器的自動化構成方案。

3.1變壓器及配套設備為常規(guī)設備

如果斷路器及操作單元、變壓器、差動保護屏、變壓器防雷接地系統(tǒng)等均為不含智能單元及計算機接口的常規(guī)設備，那么只需將變壓器控制屏部份選用可編程（PLC）變壓器自動化屏，就能構成比較完備的變壓器自動化系統(tǒng)。變電站中控室內的變壓器控制屏及其配套設備分別與可編程變壓器自動化屏通過電纜直接連接，進行信息交換。中控室或遠方的主計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過對可編程變壓器自動化屏的監(jiān)控來實現(xiàn)對變壓器的監(jiān)控，其中的信息交換由主計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的工控機（IPC）與可編程變壓器自動化屏中的PLC通過工業(yè)現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡來實現(xiàn)。這種變壓器自動化系統(tǒng)一般適用于改造舊站或建設資金規(guī)模不大的自動化新站。

3.2變壓器及配套設備為智能化設備

如果斷路器及操作單元、變壓器、差動保護屏、變壓器防雷接地系統(tǒng)等均已含有智能單元及計算機接口，那么變壓器控制屏部份選用可編程（PLC）變壓器自動化屏，就可以非常方便地構成功能強大的變壓器自動化系統(tǒng)。變電站中控室內的變壓器控制屏及其配套設備分別與可編程變壓器自動化屏通過工業(yè)現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡與中控室或遠方的主計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行信息交換?？删幊套儔浩髯詣踊僚c變壓器及配套設備之問僅有極少量的電纜連接，整個系統(tǒng)顯得非常簡單。

4.可編程變壓器自動化屏的組成及實現(xiàn)

可編程變壓器自動化屏的硬件設備一般包括：PLC，PLC輸入/輸出信號隔離繼電器，近地操作按鈕及故障事故指示燈、報警器、智能變壓器油溫度巡檢儀，智能信號測試議，小直流電源，通訊適配器等。軟件主要由PLC自動化監(jiān)控程序和與監(jiān)控主計算機（上位機）的通訊程序組成。

4.1PLC的選型

從上述的被控對象（變壓器）的電氣特性看出，這個系統(tǒng)幾乎是對開關量進行監(jiān)控。溫度模擬量及信號模擬量均有智能儀表對其監(jiān)控，智能儀表的輸出觸點開關量進入PLC，因此PLC只需選用基本模塊及通訊模塊，而不需特殊模塊。接下來應確定PLC輸入輸出點數(shù)，統(tǒng)計可編程變壓器自動化屏對變壓器及配套設備的監(jiān)控點數(shù)，一般輸入不超過64點數(shù)，輸出不超過40點。例如Rock系列PLC產(chǎn)品：RockE20系列PLC產(chǎn)品，此產(chǎn)品采用先進的16位CPU，配置嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)，可實現(xiàn)采集、運算、邏輯、定時、控制、通訊等功能，其單CPU＋擴展模塊，可承載32模塊，測控500個I/O點。

4.2可編程變壓器自動化屏的硬件

組成可編程變壓器自動化屏的各部件應嚴格照按電氣規(guī)范設計、連接。此外，與PLC相連的部份應嚴格按照PLC廠家技術要求進行設計、連接。

4.3PLC的自動化監(jiān)控程序

變電站的變壓器組成方式不同決定了可編程變壓器自動化屏PLC的監(jiān)控程序的不同。在此以35KV單母線、一臺主變壓器為例，在連接遠程PLC以后，要配置所需顯示的寄存器變量，包括R寄存器或M寄存器地址、寄存器變量描述、寄存器變量取值范圍，可以最多配置32個連續(xù)量和128個狀態(tài)量。

5.可編程變壓器自動化屏的運行

可編程變壓器自動化屏在變壓器的自動化運行中處于實時監(jiān)控的重要位置，它通過輸入/輸出信號隔離繼電器按變電站變電設備（隔離刀閘、斷路器、電壓互感器、電流互感器、變壓器防雷接地系統(tǒng)等設備）的狀態(tài)/控制信號，可編程邏輯控制器（PLC）將上述信號按具體的自動化流程進行實時控制，并與監(jiān)控主計算機通過網(wǎng)絡傳遞數(shù)據(jù)。完成變壓器的開、停，運行維護與繼電保護（過電流保護、電流速斷保護、差動保護、瓦斯保護和過負荷保護等）。它不僅使變壓器處于閉環(huán)自動控制之中，而且使變壓器自動化與測控保護系統(tǒng)協(xié)調運行，從而使整個變壓器處于最佳運行狀態(tài)。

6.結束語

經(jīng)過多年實踐總結發(fā)現(xiàn)PLC處理故障十分容易，既縮短了停電維護時間、運行維護費用又很低。運行中發(fā)生諸如變壓器的瓦斯繼電器觸點進水短路、中控室各接觸器電觸點斷線、變壓器控制回路等故障均能及時發(fā)現(xiàn)、報警與自動進入其處理程序，并能在監(jiān)控主計算機上集中監(jiān)視。用PLC構成的應用環(huán)境，可以構成滿足不同用戶或同一用戶不同時期對系統(tǒng)的需求，改變系統(tǒng)的組織方式只需重新輸入PLC監(jiān)控程序即可，深受企業(yè)青睞。[科]