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案例頻道貴陽市南供電局110kV觀水變電站是貴陽市南明區(qū)的主要供電站，變電站用配電盤運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性直接影響到向整個(gè)區(qū)大部分的生產(chǎn)、生活供電，原用的配電盤系統(tǒng)功能簡單、自動(dòng)化程度不高、控制方式落后，對(duì)供電局實(shí)現(xiàn)無人值守變電站和配網(wǎng)自動(dòng)化帶來很多不變，也不能時(shí)刻保證城區(qū)電網(wǎng)供電的電源質(zhì)量。因此，2005年5月對(duì)該配電盤進(jìn)行了設(shè)備改造，改造以西門子公司的S7—200PLC做控制中心，TP270做監(jiān)控操作中心，其它配電設(shè)備和監(jiān)測設(shè)備均采用國外知名廠家產(chǎn)品。
新的配電盤通過電壓監(jiān)測模塊監(jiān)測1、2號(hào)變電站站用變壓器的供電情況，由PLC控制ATS開關(guān)（Automatic Transfer Switch）進(jìn)行自動(dòng)投切和互投操作，饋線監(jiān)測模塊將饋線裝置的狀態(tài)、動(dòng)作及多種電能參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，確保變電站的各輔助系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，所有裝置的操作、運(yùn)行情況和電能參數(shù)通過PLC在TP270上得以體現(xiàn)和記錄，并通過RS-485或LAN將各種信號(hào)傳送到供電調(diào)度中心和集控中心，以便及時(shí)進(jìn)行供電調(diào)度和設(shè)備檢修。
設(shè)備改造中使用了西門子公司的224XP-CPU、TP270人機(jī)界面、EM221數(shù)字量輸入模塊、EM222數(shù)字量輸出模塊和CP243-1以太網(wǎng)通訊模塊。
圖1 企業(yè)照片
圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
|
名 稱 |
型 號(hào) |
數(shù) 量 |
備 注 |
|
PLC |
224XP |
1 |
AC/DC/R/Port×2 |
|
DI |
EM221×8 |
4 |
DC24V |
|
DO |
EM222×8 |
2 |
DC24V |
|
CP |
243-1 |
1 |
|
|
HMI |
TP270 |
1 |
10寸 |
|
電壓監(jiān)測模塊 |
GKR-02 |
2 |
|
|
多功能監(jiān)測模塊 |
DIRIS AP |
1 |
|
|
饋線開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測模塊 |
OF |
40 |
DC24V |
|
隔離開關(guān) |
CD630A |
2 |
|
|
ATS |
MICRO |
1 |
|
|
電動(dòng)操作饋電開關(guān) |
NS200A |
2 |
|
|
饋電開關(guān) |
NS125A |
6 |
|
|
饋電開關(guān) |
C65/63A |
28 |
|
|
電源模塊 |
24V/2.5A |
1 |
|
|
編程軟件 |
MicroWin4.0 |
1 |
|
|
編程軟件 |
ProTools/Pro6.0 |
1 |
表1 系統(tǒng)配置表
圖3應(yīng)用中的畫面
應(yīng)用S7-200PLC升級(jí)過后的變電站站用配電盤（智能配電屏），改變了以前電能數(shù)據(jù)采集麻煩、運(yùn)行方式單一、必須現(xiàn)場手動(dòng)操作等問題，現(xiàn)在除了保留必須的手動(dòng)操作方式外，根據(jù)運(yùn)行方式PLC能控制ATS開關(guān)任意切換在電源I或II上運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行電源進(jìn)線失壓時(shí)，另一電源進(jìn)線能可靠自投或恢復(fù)，同時(shí)可進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，解決了目前ATS產(chǎn)品控制投切不準(zhǔn)確，操作方式單一和遠(yuǎn)程控制的問題。改造以前的配電盤上有著各種電能儀表，現(xiàn)在只需一塊多功能儀表就能完成電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率等各種電能參數(shù)的監(jiān)測、采集和數(shù)據(jù)分析，還有諧波分析、模擬量和報(bào)警輸出等功能。站用配電屏還能監(jiān)控每一饋電回路的電流和工作狀態(tài)，整個(gè)配電盤的任何一個(gè)動(dòng)作、操作和故障報(bào)警都及時(shí)顯示并儲(chǔ)存在TP270上，通過MODBUS總線可以把這些數(shù)據(jù)傳到附近的控制中心，也可以通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳到數(shù)公里之外的調(diào)度中心，以便于進(jìn)行更好的運(yùn)行維護(hù)和管理。
在設(shè)計(jì)過程中最大的問題就是如何將智能儀表的數(shù)據(jù)通過S7-200PLC讀到TP270上。本系統(tǒng)中的智能儀表用的是MODBUS_RUT協(xié)議，只能做從站使用，也就是說S7-200PLC必須做主站去讀取儀表的數(shù)據(jù)，在現(xiàn)行的資料中只有S7——200PLC做MODBUS從站的資料，要S7-200PLC做主站就只有自己編寫用自由口做MODBUS主站的程序，由于儀表提供的數(shù)據(jù)較多且數(shù)據(jù)地址分散，再加上要求每秒刷新一次，還要做數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)，編寫這樣的通訊程序是有一定難度的，如果逐一地址的編寫程序，那么程序就會(huì)過長，會(huì)影響總循環(huán)時(shí)間，不但做不到1秒鐘刷新一次，可能還會(huì)引起端口發(fā)送、接收沖突和CRC校驗(yàn)出錯(cuò)，經(jīng)過反復(fù)的研究實(shí)驗(yàn)，最后在程序中采用了用計(jì)數(shù)器來輪詢地址的方法，從而減少了程序量和總循環(huán)時(shí)間。部分程序如下：（OB1主要功能為初始化端口為自由口，初始化發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)格式，設(shè)定輪詢時(shí)間，輪詢和中斷連接；SBR5和SBR6做發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)，CRC檢驗(yàn)主要通過字節(jié)異或循環(huán)，移位循環(huán)和公式異或做發(fā)送數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)；中斷1為接收數(shù)據(jù)；中斷2對(duì)接收CRC校驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證）
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)