基于PLC的电力供电系统自动化监控系统

基于PLC的电力供电系统自动化监控系统

胡帅

国网沁县供电公司 山西 沁县 046400

摘要：随着信息技术的成熟和普及应用，电力供电系统也朝着信息化、自动化方向发展。在现阶段，中低压配电系统的使用越来越广泛，与人们的日常生活和工作息息相关，因此，保障中低压配电系统的供电质量和安全成为了电力部门的重要工作内容。PLC作为中低压配电系统中的主要设备之一，通过数据采集和可编程控制技术保证了电力输送可靠性和稳定性。

关键词：PLC；供电

经济高速发展背景下，电力供电系统趋于智慧化以及规模化发展，电力供电系统中的数据量急剧增加。电力供电系统自动化监控系统作为高新技术，受到众多研究学者的关注。电力供电系统监控系统的日益成熟，人们对电力供电系统的自动化监控提出了更高的要求。研究学者们致力于优化电力供电系统自动化监控技术，智能化控制技术在该领域得到了广泛的应用。

PLC技术是工业自动化技术中的重要技术，PLC技术具有较高的控制性能，PLC技术是利用单片机实现系统控制的重要技术。PLC技术目前广泛应用于自动化控制以及供配电系统中。电力供电系统自动化监控系统中的PLC技术不仅应该具有高效的控制性能，同时还应满足电力供电系统的扩展性需求。为了令PLC技术更好地适应电力供电系统自动化监控的控制需求，用户可以利用自主选择方式选择系统应用模块，满足电力供电系统自动化监控系统的多样化需求。将PLC技术应用于电力供电系统自动化监控中，提升电力供电系统自动化监控的工作效率。电力供电系统管理人员可以依据自动化监控结果，调整电力系统供配电情况，改善电力供电系统的供配电质量。通过自动化监控系统，实时发现电力供电系统运行中存在的异常，避免电力供电系统出现安全风险。

1 PLC概念及特点的简述

PLC，即可编程控制器是基于计算机技术应用基础上形成的一种智能化程序控制仪器。PLC的广泛应用是建立在行业市场需求和计算机技术发展基础之上的。随着市场经济的发展，相同行业之间的竞争压力逐渐增加，尤其是代表科技前言发展水平的电力市场，为了在竞争中获取足够的优势，对自动化和信息化生产的依赖程度越来越高，在这种环境下催生了许多新型设备和技术，而可编程控制器作为新技术的一种，从应用初期就受到了电力企业的青睐，并在推广使用中给电力企业以及人们的生活产生了积极的影响。

PLC与其他控制器相比，具有以下几个特点:第一是编程更为简单，使用起来更加简便。PLC采用的是梯形图、逻辑图以及语句表等编程语言，这种编程语言的优势在于结构层次鲜明，便于进行阶梯性的分析和观察，即便是程序出现错误，也有利于程序调试人员进行及时的修复和完善。除此之外，系统开发周期较短，支持在线修改程度功能，能够在不拆除硬件设备的同时修改控制方案。第二是性价比更高，功能较为完善。就普通的PLC来说，内部含有几百个到上千个不等的编程元件，能够满足多数程序编写和控制的需要，功能性和实用性较强。虽然PLC编写的程序与C语言程序相比略有不足，但是PLC的总体性价比更高，另外PLC还能够通过通信联网，实现分散控制，便于管理人员进行集中统一的管理。

2实现中低压配电网自动化的重要意义

2.1有利于保障经济建设稳步进行。传统的电力供电系统多是通过人为管理和控制，但是在实际工作过程中，由于输电线路老化破损、电力设备故障等原因造成的电力中断问题时有发生，不仅影响了供电区域人们的正常生活，还给一些用电企业的生产经营秩序造成了破坏。据相关调查显示，我国每年应电力中断和电力故障造成的企业经济损失高达200多亿人民币。因此，在信息技术高速发展的今天，实现中低压配电网的自动化，一方面有利于提升供电的安全与质量，保证了人们正常生活的进行，另一方面也给企业生产和国民经济发展起到了巨大的推动作用。

2.2有利于电力企业自身的完善和发展。在中低压电力供电系统中使用PLC技术，实现了电网自动化控制，在解放大量劳动力的同时，也直接提升了电网管理水平。首先，电网自动化控制减轻了相关管理人员的工作量，减少了同一岗位上管理人员的数量，对电力企业的经济效益提升有一定的帮助作用。其次，自动化控制降低了设备误操作的风险，有利于提高设备的安全性和输电质量。

3中低压配电网自动化方案

3.1电力系统自动化现有方案的比较。中低压配电网 (主要指开关站、开关房、开闭所) 的自动化和变电站的自动化具有一定的相似性。因此，分析变电站自动化的实现方法，对于正确确定中低压配电网自动化方案具有重要的意义。变电站自动化系统由五个部分组成:主站、远方终端单元 (RTU) 、线路传感器、远方控制SF6或真空开关、通信电缆。其中RTU装置位于变电站现场，可以自动采集各种开关状态量 (遥信) 、模拟量 (遥测) ，并经专用通道传递到监控中心的主站系统。有的RTU还可以按监控人员的意图和指令执行特定的遥控操作，并将操作结果返送监控中心主站系统。

从变电站RTU可以实现的功能来看，变电站的自动化包括三个方面的内容:遥信、遥测、遥控。与此相应，变电站自动化系统可以分为两类:一类只实现了遥信、遥测的功能，即传统的SCADA系统;而新的SCADA系统则属于另外一类，它可以实现所有“三遥”功能。这两类系统对应着电力系统自动化的不同阶段和水平。从变电站RTU实现遥测的方法来看，RTU存在两种实现方案:直流采样方案，这种类型的RTU装置在采集模拟量之前，先利用变送器将交流转化成直流，然后再使用RTUA/D转换元件将直流量表示成数字量;交流采样方案，这种类型的RTU装置直接使用A/D转换元件对交流电量进行采集计算，无需变送器之类的转换设备，但需要快速的数字处理单元进行配合，以对采集到的数据进行分析、综合。

3.2中低压配电网自动化的应用特点。传统的变电站RTU在功能上偏重遥信、遥测，但中低压配电网的自动化对象 (开关房、开闭所和配电房) 数目繁多，开关操作频繁，更注重遥信、遥控功能。

中低压配电网的自动化对象遍布城市、农村等各种不同环境，主要由不同层次的用电管理人员 (包括农村电工) 操作，更要求其具有安装灵活、易操作、免专业维护、抗恶劣环境等特点。

3.3 PLC设计的主要步骤。PLC方案在具体设计时，包括以下几个步骤:首先，获取操作点数。了解配电网的基本情况及自动化的具体要求，确定系统需要进行遥控、遥信、遥测甚至遥调的设备，统计各信号的具体点数。其次，确定通信方案。根据配电网的规模及分布情况，确定总体设计方案，主要是通信方案的设计和选择。最后，PLC选型。根据各处各种操作的点数以及所确定的通信方案，选择适当型号的PLC来实现RTU功能。由于RTU需接受监控中心的指令，并上传配电网、开关柜的信息，所以通信功能是选择PLC的主要考虑因素。

4中低压配电网自动化RTU的PLC实现

可编程序控制器 (PLC) 技术经过数十年的不断发展与改进，逐步形成了一套规模全、技术成熟和品种齐全的现状，被广泛的应用在目前社会生产的各行业和企业之中，就目前的PLC技术而言，其在低压电网中有着良好的自动化和智能化控制技术。用PLC来实现中低压配电网自动化的RTU功能，能够很好地满足RTU特有的要求。

目前有许多来自于著名厂家的PLC产品，可以满足不同应用的特殊要求。大多数的PLC产品都包含有离散点输入和输出、模拟采样输入、时钟、通信等功能，利用这些现成的PLC功能，可以方便地实现中低压配电网自动化的RTU功能。包括使用PLC的离散输入点来实现遥信、用PLC的离散输出点来实现遥控、用PLC的模拟采样输入来实现遥测、用PLC的通信功能来实现和主机的通信。这样就无需额外硬件，只需根据开关房的实际情况，对PLC进行简单编程即可。

参考文献

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