基于plc对供配电系统的控制

基于plc对供配电系统的监控,罗瑞东 指导教师：胡钢墩,一、选题的来源、目的： 供配电监控系统是整个变电站的命脉，它对变电站内各用电设备进行集中监视和管理。随着综合性、多功能变电站的不断发展，对供配电系统的可靠性提出了更高的要求，因此，对变电站中供配电系统的实时监测更加关注。 本论文以某变电站主控楼的供配电系统为基础，设计并实现了一套能完成自动监控的供配电系统。选用PLC作为现场级的控制设备，工控组态软件作为主控楼供配电监控系统的监控平台，运用PLC编制监控程序，通过组态软件MCGS的监控界面来实现对供配电系统的监控。通过阐述了整个变电所监控系统的设计思路，包括控制操作方式、功能需求、并通过编写PLC控制程序，设置MCGS组态软件，解决了本次课题的关键问题，即实现了PLC对主控楼供配电系统的监测和控制。,课题的研究意义： 变电站供配电监控系统是利用计算机技术、通讯技术、传感器技术等对电力设备正常运行及故障运行进行监测、保护、控制的系统。该系统具有自动化程度高，可靠性高、可操作性强和扩展性强等特点，能适应各种变电站对配电设备的要求。 将PLC应用于监控系统中，构建基于组态软件的智能监控系统，通过将供配电系统中各运行参数实时采集到组态软件对应变量中由组态软件统一管理，给出系统各用电设备的运行状态、用电负荷状况及故障分析，并根据系统设置和一定的控制算法，通过向执行机构发出控制调节信号或连锁信号，保证系统的正常运行，具有自动化程度较高、运行稳定、性能可靠、维护方便等特点，真正实现了统一管理，大大提高了变电站供配电监控系统的自动化水平。,课题的研究内容: 本课题研究的是供配电系统的监控系统。本文主要内容如下: 1、变电站主控楼供配电系统的设计所用电系统设计电气主回路。 变电站主控楼所用电供配电监控系统的主回路有三条进线，两条主进线和一条备用进线。可选择的方案为:(1)两路进线同时供电，两路进线均带电且分别给负荷供电，当其中一路发生故障时，另一路给所有的负荷供电。(2)一路进线给所有负荷供电，二路作为备用电源，当一路进线发生故障时，二路进线给所有的负荷供电。 2、根据变电站主控楼所用电系统的电气主回路，确定需要监控的各种模拟量(如电压、电流、频率、功率等)、开关量(如开关的通断状态等)、选择合适的开关电器、互感器、电缆、断路器等，并设计控制回路。 3、设计流程图，编写PLC程序。 4、选择监控软件，设计监控画面。 5、实现上位机和PLC之间的通讯连接。,二、国内外研究综述 国际上现流行的供配电管理系统和配电自动化主要是针对中低压系统而言的(称为馈线自动化)川。供配电管理自动化是一个信息收集和处理的系统，将现代计算机技术和通信技术应用在供配电系统监视和控制上。20世纪S0年代，日本已经完成了计算机系统与供配电设备相配合的供配电自动化系统，并投入运行于主要城市的供配电网络上。20世纪90年代，韩国也完成了局部供配电系统的馈线自动化，建立了自己的供配网自动化实验网络。供配电管理自动化是近几年发展起来的新兴技术，欧美和日本等发达工业国家也下大力气推广该技术，而我国这一技术才刚刚起步。 目前，我国的供配电网还很落后。近几年，一些地区发生电网事故导致重要用户停电，其主要原因是:电网结构薄弱、可靠性低、自动化程度低以及管理不善。加强电网建设、配电网建设，强化输电网是当务之急。因此，对供配电系统设备的改造和实现供配电自动化成为巫待解决的问题。,近几年来，在变电站继电保护中已经用可编程控制器(PLC)代替了传统的继电器，实现了利用PLC构成自动重合闸装置的控制系统，可以克服传统控制方式的不足，并且具有连线简单，工作可靠，便于调试、调整和维护，还可以和计算机联网进行远程集中控制等优点，提高了系统的可靠性，使系统的控制功能更加完善，控制精度进一步提高。在工业自动化领域之内，PLC的使用也越来越普遍。PLC以其高可靠性、适应工业过程现场、强大的联网功能等特点，广泛的应用于生产工艺过程。 在目前的很多自控系统中，常常选用PLC作为现场级的控制设备，用于数据采集、状态判别和输出控制，而在系统上位机上利用工控组态软件来完成工业流程及控制参数的显示，实现生产监控和管理等功能，具有实施性好，速度快，可靠性高，运行稳定，调节灵活等优点。组态软件的人机界面友好而直观，而且具有一定的灵活性，易于扩充，整个系统运行平稳，安全可靠。这种监控系统充分利用了微型机和PLC各自的特点，实现了优势互补，得到了广泛的应用。,变电站主控楼供配电系统的设计1、变电站主控楼供配电系统的电气主接线设计 变电站主控楼供电系统由两个独立的主电源提供，采用一台柴油发电机组作后备电源，当两路主电源同时发生故障时，所有负荷就由发电机组发电。该电路中有三段母线:两段工作母线和一段备用母线。当任何一路电源故障时，其进线断路器跳闸，母线开关自投，对故障电源侧的负荷供电。如图1所示：,1主控楼供配电主回路图,2.变电站主控楼供配电系统控制回路的设计,本课题设计的系统具有常规控制和PLC控制两种功能。即系统电气控制线路图中还要加入PLC控制，并且在常规设计中，还有共用和一备一用两种情况的选择:共用:两路进线分别给两路母线供电，当一路发生故障时，另一路给所有负荷供电;一备一用:有两路电源进线，但只有一路给所有负荷供电，当供电的这一路发生故障以后，另一路自投给所有负荷供电，如图3一5所示。,4硬件选型 根据上述设计，上位机采用Intel系列PC，操作系统为 WindowsXP系统。 考虑到供电可靠性和灵活性，进线开关以及母线分段接线开关都采用断路器。主控楼电气线路截面应满足电气安全和远期负荷发展的要求，进户导线截面不应小于16mm，且空调分支线截面不小于4mm外，其余支线截面不应小于2.5mm。,供配电计算机监控系统方案设计,监控系统采用分层分布式网络结构，分为站控层和间隔层，站控层与间隔层直接经过站控层网络连接。根据(国网公司220kV变电站典型设计监控系统配置原则(监控层设备之间宜采用双以太网通信，间隔层设备通过网络接口与站控层通信)，计算机监控系统采用双以太网方案，监控系统方案框图如下图4一1所示:,供配电监控系统的软件设计,本章将首