FX2N PLC在電壓無功綜合控制裝置中的應(yīng)用

黃光林

（武漢國測(cè)科技股份有限公司，湖北武漢430074）

    摘　要：主要介紹了電壓無功綜合控制裝置的設(shè)計(jì)。根據(jù)常見的九區(qū)控制原理，結(jié)合可編程控制器的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了該裝置在變電站自動(dòng)化應(yīng)用的各種要求，并對(duì)觸摸屏的操作功能及人機(jī)界面進(jìn)行組態(tài)，與PLC配合共同完成對(duì)有載調(diào)壓變壓器分接頭開關(guān)及電容器組開關(guān)的控制，提高電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)損。
    關(guān)鍵詞：PLC；觸摸屏；變壓器；電容器；控制裝置

1　前言
　　電壓的穩(wěn)定對(duì)于保證國民經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)、延長生產(chǎn)設(shè)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(dòng)，降低網(wǎng)損、經(jīng)濟(jì)供電又是每一供電部門的目標(biāo)。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(fù)擔(dān)，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(shí)間順序控制法，測(cè)量電壓控制法，測(cè)量無功控制法，測(cè)量功率因數(shù)及電壓控制法，測(cè)量電壓和無功控制法。目前在國內(nèi)運(yùn)行的電壓無功綜合控制裝置大多是按第五種控制原理設(shè)計(jì)的。隨著近幾年我國電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的迅速提高，尤其是變電站自動(dòng)化的發(fā)展已突破傳統(tǒng)使用大量電纜組成復(fù)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(dòng)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(shí)現(xiàn)方式。本研究采用PLC作為核心控制元件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變壓器分接頭開關(guān)及電容器組開關(guān)的控制、減輕運(yùn)行人員的負(fù)擔(dān)、達(dá)到經(jīng)濟(jì)供電的目標(biāo)。
2　系統(tǒng)簡(jiǎn)介
　　根據(jù)變電站電壓無功綜合控制要求，綜合控制點(diǎn)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(chǔ)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(jì)數(shù)器、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
　　觸摸屏采用三菱公司F940－SWD型，它是基于PLC的軟硬一體人機(jī)界面，能以圖
形界面方式實(shí)現(xiàn)各種工作狀態(tài)的顯示，并具有使用方便、人機(jī)對(duì)話界面友好、組態(tài)技術(shù)易掌握、與PLC可進(jìn)行良好的通訊。通過觸摸屏可以實(shí)現(xiàn)控制裝置的定值瀏覽和修改、運(yùn)行時(shí)的主要參數(shù)和重要的開關(guān)信號(hào)顯示等。
　　模擬量采樣單元是本公司自己研制的，主要對(duì)變壓器三側(cè)電壓和電流采樣計(jì)算，并由采樣的數(shù)據(jù)計(jì)算出相關(guān)的測(cè)量值，如有功功率、無功功率、功率因數(shù)等。它還具有兩個(gè)通訊接口，把計(jì)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(shí)接受PLC傳過來的數(shù)據(jù)。另外的一個(gè)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(duì)有載調(diào)壓變壓器分接頭開關(guān)位置顯示，并把分接頭開關(guān)位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為BCD碼給PLC。
　　系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

3　系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
3．1　控制原理
3．2　主要功能
　　（1）采用微電腦和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)參數(shù)，自動(dòng)綜合控制變壓器的有載分接開關(guān)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(yùn)行水平，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益；
　　（2）最多可以同時(shí)控制3臺(tái)主變和12組電容器，能自動(dòng)識(shí)別并適應(yīng)主變運(yùn)行方式的變化，保證電壓合格率在95％以上；
　　（3）有完善的保護(hù)和閉鎖措施，可以防止主變分接開關(guān)的連續(xù)調(diào)節(jié)故障，運(yùn)行安全可靠；
　?。?/SPAN>4）具有打印、通信接口，可以與RTU或變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊，遠(yuǎn)方修改運(yùn)行參數(shù)；
    （5）參數(shù)整定方便，密碼保護(hù)安全。

3．3　PLC程序設(shè)計(jì)
　　應(yīng)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(shí)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。
　　整個(gè)程序包括主程序、初始化子程序、限值子程序、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)子程序、遙控操作子程序、打印子程序、數(shù)據(jù)清除子程序等。下面示意一段數(shù)據(jù)清除子程序：　　
　　主程序中調(diào)用P39子程序：




3．4　觸摸屏組態(tài)概述

　　通過三菱公司提供的觸摸屏組態(tài)開發(fā)軟件SWOPC－FXDU／WIN－CL能夠完成觸摸屏上的元件輸入，重要信息的顯示和操作畫面的切換等，并能實(shí)現(xiàn)相關(guān)的操作功能。
　　元件D10～D12用于顯示采樣單元傳下來的采樣數(shù)據(jù)值，設(shè)置好數(shù)據(jù)的顯示格式和上下限，如在顯示格式設(shè)定：格式為十進(jìn)制、位數(shù)設(shè)為5、小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)為2；上下限值可以直接或間接指定。元件M152、M160、S903用于顯示相應(yīng)的指示信息，組態(tài)時(shí)需要設(shè)置操作邏輯ON／OFF，及相應(yīng)的指示顏色。
　　對(duì)觸摸屏的整個(gè)組態(tài)畫面主要包括“共同畫面、主接線圖、限值表、參數(shù)設(shè)置、11區(qū)畫面、歷史數(shù)據(jù)、控制選擇、時(shí)間設(shè)置等40個(gè)畫面，以及各種操作按鈕和功能鍵等。其它的組態(tài)過程就不詳述，只是操作過程和組態(tài)的復(fù)雜程度不同而已。
4　結(jié)束語
　　可編程控制器和觸摸屏在該控制裝置中的結(jié)合應(yīng)用是較為成功的。該裝置具有功能完善、維護(hù)方便、操作簡(jiǎn)單、可靠性高等特點(diǎn)。它已經(jīng)應(yīng)用在220kV、110kV等變電站，不僅能提高電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)損、減輕現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，通過客戶反映運(yùn)行良好。

參考文獻(xiàn)

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