基于PLC的变电站监测自动化浅析

潘哲

摘 要：为节约变电站管理成本，提高变电站管理质量，实现变电站监测自动化很有必要。在本文中，笔者通过对PLC的功能优势进行介绍，结合选用原则，研究PLC在变电站监测自动化中的应用，并对PLC系统的抗干扰措施进行探讨，为实现变电站监测自动化提供可靠依据。

关键词：PLC 变电站监测 自动化

中图分类号：TM855 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（b）-0119-01

20世纪70世纪末，可编程序控制器（PLC）正式诞生，并凭借高性能自动化的优势，深受消费者好评，并获得广泛应用。在PLC的辅助下，欧美国家实现了变电站自动化监控。20世纪80年代中期，我国开始积极引进这一高新技术，主要用于控制厂矿机械与变电站断路器，不过用于实现变电设备监测自动化的并不常见。

1 PLC的优势与应用原则

随着时代的发展，高新技术较从前获得极大的改良，目前现有的PLC主要具备以下优良特性：

1.1 功能丰富多元化

PLC多采用的是Pentium、Alpha一类的高性能处理器，操作系统能够执行多项任务，并能按照正确的逻辑顺序完成运算，完全可以实现回路调节与代数计算，因此功能较从前更加丰富多元化。

1.2 网络功能强大

现有的PLC均能为用户提供Ethernte一类的通信网络，在高速通信网络的支持下，PLC的应用领域获得了极大的拓展。

1.3 编程日趋标准化

绝大多数PLC厂家目前的编程均按照IEC61131-3标准来执行，该标准对梯形图、顺序功能图、结构文本语言等编程语言均给予了准确的定义。

1.4 模块微型化

通常在电力企业在实行变电站监督自动化时，需对投入与产出进行充分考量。这意味着相较于其他控制、监测设备，PLC需在高稳定性、耐用性以及经济性上显示出优势。

一般情况下，PLC选型需遵守以下原则：（1）监控对象必须明确；（2）选择输入输出模块；（3）选择控制系统的结构与方式；（4）选择储存器型号与容量；（5）确定支持技术与应用条件。

2 在变电站监测中PLC的应用

2.1 输入信号的分类

变电站监测系统中的输入信号可分为三种，即开关量、模拟量以及数字量。

（1）开关量的监测是为了解变压器的风扇状态、有载开关位置等。PLC主要利用开关量输入模块，实现对开关量信号的识别。通过对应的长安其获取开关量，连接至PLC输入端子后，每一个端子均将在PLC数据区内获得一个“位”，也就是地址。通过内部光敏三极管饱、导通以及截至，获取开关信号，查看PLC输入位状态值，便可实现对开关量的监测。

（2）模拟量的监测主要是为了解变电设备中，电流、电压是否正常。PLC一般会借助模拟量对应的输入输出版块，实现对模拟量信号的识别。当输入端获取由传感器或信号发生器发送的模拟信号后，输出端输发送的模拟信号即成为PLC的控制对象。PLC将透过通讯口，自动向变电站监控中心反馈事实检测值以及故障诊断结果。

（3）变电站中，大多数设备的检测仪输出的信号均为数字量，它们均具备专属的编码方式与输出方式。在PLC中，数字量输出前可预编对应程序，对从输入端进入的仪器所对应的数据包进行识别，实现对设备仪器数字量的识别，经初步诊断后，将诊断信息反馈至变电站监控中心。

2.2 PLC系统的构架

变电站PLC系统可选择的配置方式有两种，分别为集中式与分散式。

（1）集中式的配置方式同样有两种，分别为微机式和PLC与马赛克控制盘结合式。集中式配置方式的选择，主要取决于变电站监控中心上位机的类型。集中式上位机主要用于接收自主PLC设备运行信息，主PLC则用于接收上位机命令，最终实现对变电设备的运行监测。倘若PLC无法顺利完成变电站的监测工作，剩余PLC将在主PLC基础上，通过输入输出模块，实现对主PLC的扩展。不同类型的上位机应用范围也存在一定差异，其信息储存量、信息显示、设备状态的综合诊断能力也会有所不同。

（2）分散式配置方式，主要是为所有监测对象配置一个微型PLC，通过一个主PLC对所有PCL数据信息的采集与整理，实现管理与控制的功能。这种方式从功能上来看，和使用微机作为上位机的集中式配置方式比较像，不过分散式配置方式会更加灵活，两者功能也存在一定差异。分散式的主PLC主要负责与上位机进行连接，实现对所有微型PLC的管理，其本身并不具备对变电设备的监测功能。

2.3 采用PLC系统实现智能化监测与诊断

合理利用专家知识，提高PLC系统的诊断质量与效率，实现变电设备故障诊断的智能化，是故障诊断技术的长期发展目标。就目前情况来看，PLC产品功能与技术均十分有限，离智能化目标还有很长的距离。笔者认为，可有效结合网络技术与通讯技术，通过PLC与计算机在网络环境下的互联，实现对变电设备故障的智能化检测与诊断。

在设计过程中，可通过PLC对变电设备监测信号进行简单的预处理，充分发挥出PLC技术的功能与优势。通过对数据反馈内容的识别，掌握变电设备实时状态，一经发现异常则立即发出预警，并自动采取相应措施，对故障部位进行保护，以便检修。PLC可经通讯口或输出端子，将变电设备的实时状态反馈至上位机，随后根据储存的专家知识，对异常情况进行分析与诊断。上位机根据诊断结果做出正确决策，转交控制权，并充分发挥出通讯口功能，辅助PLC完成自动化监测。

2.4 PLC系统的抗干扰措施

变电站中存在大量电磁干扰，因此PLC系统在运行过程中，务必具备抗干扰能力。笔者认为，为提高系统抗干扰能力，可从硬件与软件两方面着手。硬件方面，可将PLC下位机中各传感变送器、自动化仪表与现场各类设施相连，提高整个系统的稳定性，另外，系统电源应使用隔离变压器的供电系统，以确保持续供电。整个下位机系统，应选择安装在一个特制的箱内并安全接地，这种方式能有效减轻环境干扰。软件设计师，同样要加入抗干扰环节。在变成中，设置滤波程序，并在系统综合诊断中，将采集数据与历史数据进行对比，根据数据发展趋势了解设备运行状态，尽量降低干扰对PLC系统的不良影响。

3 结语

综上所述，在PLC技术的辅助下，变电站实现了监测自动化，有效节约了监测管理成本，提高了管理质量。在设计变电设备监测诊断系统是，需结合系统的实际功能需求，通过正确选择与合理利用，充分发挥出PLC的功能与优势，为实现变电站监测自动化添加不懈动力。

参考文献

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[2] 辛睿德.基于PLC的沼气发酵监控与数据采集系统设计[D].华中农业大学，2013.

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