PLC在变电站变压器自动化中的应用

卫艳峰

【摘要】可编程控制器（PLC）作为目前最为常用的新型工业控制装置，在应用之中以其简单的操作系统、可靠地性能控制等优势受到各企业和单位的青睐与关注。尤其是在电力系统中，其应用更为广泛。PLC对变压器控制精度高，管理性能优异而受到人们的高度重视，同时本身还具备着计算机、通信、电子等特性，这就为促进变压器实现现代化管理工作模式提供了基础平台。本文就PLC在变电站变压器自动化的应用进行分析与探讨，并提出了相关的构建重点。

【关键词】变压器；变电站；PLC可编程控制器；自动化

近年来，社会发展对电力能源需求不断提高，电力容量也随之扩大。因此对电力系统可靠性和电力设备的全方位监控、管理都提出了越来越高的要求，然而传统的手工继电器操作控制与管理方式已无法满足目前高速发展的社会需求，这就迫切需要人们在工作中采用新技术、新设备和新方法来满足这种社会发展需求。

１．传统的变压器管理方式

传统的变电站在工作中通常都是以常规的设备为主，在工作中其安全性、可靠性和稳定性都存在着极大的不足，尤其是二次设备多属于一种电磁式工作模式，只有在工作当地才能够具备一定的控制功能，其运行方式也多为有人值班运行管理模式，这就造成了在管理工作中维护工作量大。随着近几年来，社会生产技术的不断发展影响下，变电站自动化系统经过多年的努力与研究逐步实现了分散式控制系统模式。在变电站管理工作中逐步实现了以遥测、遥信和遥控为核心的管理工作体系。在这种管理控制模式下，变电站变压器各种命令的执行和各种现场电气的保护功能都是由其独立完成，并且将这些信息通过信息系统传递给后台计算机系统。变电站变压器自动化系统的综合功能多是由后方计算机来承担的，这对于提高电网安全和电网运行水平至关重要，同时对于提高变电站工作可靠性和平稳性也十分有效。

2.可编程控制器概述

可编程控制器也被称之为PLC控制器，是新一代工业管理控制装置，这种控制器在应用中存在着结构简单、性能全面、可靠性能高、使用方便、适应能力强等优势，同时还具备这良好的通信功能和实时控制功能。一般而言，在一个PLC中包含着强大的控制管理功能，使得其在工作中能够独立的通过网络分布式系统轻而易举的完成各项复杂控制任务。通常情况下，这种设备的运行只需要一点小小的投入就可以完成最大且极为精确的控制管理要求，因此在工业领域备受人们的青睐于欢迎，特别是经过特殊处理和配置后的PLC，其能够在保证使用操作简单易懂的同时更是大大的拓展了其应用领域。就目前常见的PLC而言，其存在着体积小、结构紧凑、编程方便、梯形图编程方式面向一般的电器技术人员具有着操作简单方便、维修容易，极容易实现机电一体化管理控制要求，因而在变电站综合自动化建设中受到人们广泛的关注。

在目前的变电站工作中，我们常见可编程控制器应用模式主要有：可编程自动化控制与管理装置，可编程变压器自动化屏、可编程微机计量屏、可编程中央信号处理器屏等，这些智能装置的应用与研究多是建立在PLC为主要核心的基础上，能够在工作中通过挂网、遥控、遥测等方式来对变电站工作中常见问题进行处理和管理，从而取代了传统的RTU管理控制模式。

3.变压器自动化的构成方案

在中小型变电站中，一台变压器及其配套设备一般包括：断路器及操作单元、变压器、变压器控制屏、避雷器、差动保护屏、变压器接地系统等。下面以两种情况分别讲述变压器的自动化构成方案。

3.1变压器及配套设备为常规设备

如果断路器及操作单元、变压器、差动保护屏、变压器防雷接地系统等均为不含智能单元及计算机接口的常规设备，那么只需将变压器控制屏部份选用可编程（PLC）变压器自动化屏，就能构成比较完备的变压器自动化系统。变电站中控室内的变压器控制屏及其配套设备分别与可编程变压器自动化屏通过电缆直接连接，进行信息交换。中控室或远方的主计算机监控系统通过对可编程变压器自动化屏的监控来实现对变压器的监控，其中的信息交换由主计算机监控系统中的工控机（IPC）与可编程变压器自动化屏中的PLC通过工业现场通讯网络来实现。这种变压器自动化系统一般适用于改造旧站或建设资金规模不大的自动化新站。

3.2变压器及配套设备为智能化设备

如果断路器及操作单元、变压器、差动保护屏、变压器防雷接地系统等均已含有智能单元及计算机接口，那么变压器控制屏部份选用可编程（PLC）变压器自动化屏，就可以非常方便地构成功能强大的变压器自动化系统。变电站中控室内的变压器控制屏及其配套设备分别与可编程变压器自动化屏通过工业现场通讯网络与中控室或远方的主计算机监控系统进行信息交换。可编程变压器自动化屏与变压器及配套设备之问仅有极少量的电缆连接，整个系统显得非常简单。

4.可编程变压器自动化屏的组成及实现

可编程变压器自动化屏的硬件设备一般包括：PLC，PLC输入/输出信号隔离继电器，近地操作按钮及故障事故指示灯、报警器、智能变压器油温度巡检仪，智能信号测试议，小直流电源，通讯适配器等。软件主要由PLC自动化监控程序和与监控主计算机（上位机）的通讯程序组成。

4.1PLC的选型

从上述的被控对象（变压器）的电气特性看出，这个系统几乎是对开关量进行监控。温度模拟量及信号模拟量均有智能仪表对其监控，智能仪表的输出触点开关量进入PLC，因此PLC只需选用基本模块及通讯模块，而不需特殊模块。接下来应确定PLC输入输出点数，统计可编程变压器自动化屏对变压器及配套设备的监控点数，一般输入不超过64点数，输出不超过40点。例如Rock系列PLC产品：RockE20系列PLC产品，此产品采用先进的16位CPU，配置嵌入式实时多任务操作系统，可实现采集、运算、逻辑、定时、控制、通讯等功能，其单CPU＋扩展模块，可承载32模块，测控500个I/O点。

4.2可编程变压器自动化屏的硬件

组成可编程变压器自动化屏的各部件应严格照按电气规范设计、连接。此外，与PLC相连的部份应严格按照PLC厂家技术要求进行设计、连接。

4.3PLC的自动化监控程序

变电站的变压器组成方式不同决定了可编程变压器自动化屏PLC的监控程序的不同。在此以35KV单母线、一台主变压器为例，在连接远程PLC以后，要配置所需显示的寄存器变量，包括R寄存器或M寄存器地址、寄存器变量描述、寄存器变量取值范围，可以最多配置32个连续量和128个状态量。

5.可编程变压器自动化屏的运行

可编程变压器自动化屏在变压器的自动化运行中处于实时监控的重要位置，它通过输入/输出信号隔离继电器按变电站变电设备（隔离刀闸、断路器、电压互感器、电流互感器、变压器防雷接地系统等设备）的状态/控制信号，可编程逻辑控制器（PLC）将上述信号按具体的自动化流程进行实时控制，并与监控主计算机通过网络传递数据。完成变压器的开、停，运行维护与继电保护（过电流保护、电流速断保护、差动保护、瓦斯保护和过负荷保护等）。它不仅使变压器处于闭环自动控制之中，而且使变压器自动化与测控保护系统协调运行，从而使整个变压器处于最佳运行状态。

6.结束语

经过多年实践总结发现PLC处理故障十分容易，既缩短了停电维护时间、运行维护费用又很低。运行中发生诸如变压器的瓦斯继电器触点进水短路、中控室各接触器电触点断线、变压器控制回路等故障均能及时发现、报警与自动进入其处理程序，并能在监控主计算机上集中监视。用PLC构成的应用环境，可以构成满足不同用户或同一用户不同时期对系统的需求，改变系统的组织方式只需重新输入PLC监控程序即可，深受企业青睐。[科]