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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的主要供電站，變電站用配電盤運行的穩定可靠性直接影響到向整個區大部分的生產、生活供電，原用的配電盤系統功能簡單、自動化程度不高、控制方式落后，對供電局實現無人值守變電站和配網自動化帶來很多不變，也不能時刻保證城區電網供電的電源質量。因此，2005年5月對該配電盤進行了設備改造，改造以西門子公司的S7—200PLC做控制中心，TP270做監控操作中心，其它配電設備和監測設備均采用國外知名廠家產品。
新的配電盤通過電壓監測模塊監測1、2號變電站站用變壓器的供電情況，由PLC控制ATS開關（Automatic Transfer Switch）進行自動投切和互投操作，饋線監測模塊將饋線裝置的狀態、動作及多種電能參數進行監控，確保變電站的各輔助系統穩定運行，所有裝置的操作、運行情況和電能參數通過PLC在TP270上得以體現和記錄，并通過RS-485或LAN將各種信號傳送到供電調度中心和集控中心，以便及時進行供電調度和設備檢修。
設備改造中使用了西門子公司的224XP-CPU、TP270人機界面、EM221數字量輸入模塊、EM222數字量輸出模塊和CP243-1以太網通訊模塊。
圖1 企業照片
圖2系統結構圖
|
名 稱 |
型 號 |
數 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 |
|
電壓監測模塊 |
GKR-02 |
2 |
|
|
多功能監測模塊 |
DIRIS AP |
1 |
|
|
饋線開關狀態監測模塊 |
OF |
40 |
DC24V |
|
隔離開關 |
CD630A |
2 |
|
|
ATS |
MICRO |
1 |
|
|
電動操作饋電開關 |
NS200A |
2 |
|
|
饋電開關 |
NS125A |
6 |
|
|
饋電開關 |
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 系統配置表
圖3應用中的畫面
應用S7-200PLC升級過后的變電站站用配電盤（智能配電屏），改變了以前電能數據采集麻煩、運行方式單一、必須現場手動操作等問題，現在除了保留必須的手動操作方式外，根據運行方式PLC能控制ATS開關任意切換在電源I或II上運行，當運行電源進線失壓時，另一電源進線能可靠自投或恢復，同時可進行遠程操作，解決了目前ATS產品控制投切不準確，操作方式單一和遠程控制的問題。改造以前的配電盤上有著各種電能儀表，現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的監測、采集和數據分析，還有諧波分析、模擬量和報警輸出等功能。站用配電屏還能監控每一饋電回路的電流和工作狀態，整個配電盤的任何一個動作、操作和故障報警都及時顯示并儲存在TP270上，通過MODBUS總線可以把這些數據傳到附近的控制中心，也可以通過以太網將數據傳到數公里之外的調度中心，以便于進行更好的運行維護和管理。
在設計過程中最大的問題就是如何將智能儀表的數據通過S7-200PLC讀到TP270上。本系統中的智能儀表用的是MODBUS_RUT協議，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據，在現行的資料中只有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，由于儀表提供的數據較多且數據地址分散，再加上要求每秒刷新一次，還要做數據的CRC校驗，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，那么程序就會過長，會影響總循環時間，不但做不到1秒鐘刷新一次，可能還會引起端口發送、接收沖突和CRC校驗出錯，經過反復的研究實驗，最后在程序中采用了用計數器來輪詢地址的方法，從而減少了程序量和總循環時間。部分程序如下：（OB1主要功能為初始化端口為自由口，初始化發送和接收的數據格式，設定輪詢時間，輪詢和中斷連接；SBR5和SBR6做發送和接收數據的CRC校驗，CRC檢驗主要通過字節異或循環，移位循環和公式異或做發送數據的CRC校驗；中斷1為接收數據；中斷2對接收CRC校驗結果驗證）
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號