采用PLC作为通信控制设备解决变压器信号远程传输难题 附PLC在变电所合分闸远程控制中的应用.docx

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1、在某电厂HOkV变压器改造过程中，针对变压器现场信号多、与后台传输距离远等特点，提出并采用通过可编程逻辑控制器将变压器二次开关量信号、模拟量信号转化成数字信号再经由光纤通信传到远方后台的方法，成功解决了实际困难。在某电厂UOkV变压器改造过程中，二次信号的远程传输中发现3个难题：新增的变压器本体二次信号较之前增加很多，增设电力电缆困难；变压器与后台测控系统的传输距离较远（800m）,干扰源较多，模拟量信号衰减大，容易失真；后台系统沿用以前老式的监控系统，必须考虑新变压器与老式后台系统的兼容问题。考虑到以上几点，本文中提出对变压器本体二次信号采用可编程逻辑控制器（programmab1e1ogi

2、ccontro11er,P1C）转化成数字信号，并更换为通过光纤传输数字量，由光纤传输到达监控室之后再将数字信号转化成模拟量和开关量，实现与后台系统的对接。该项目具有节省成本和安全可靠的优点。1系统组成及原理1）变压器信号采集量本项目中从变压器本体采集并需输送的信号包含光纤测温信号5路，全部为420mA模拟量;油温、油位、瓦斯报警、光纤报警开关量信号15路和1路PTIOO温度远传信号。采集到的信号传输到控制室后，15路开关量和5路模拟量仍保留不变，传至后台的1路PT1OO经转化为420mA模拟量后接入监控系统。2）硬件组成硬件设备由P1C及其扩展模块、光电交换机、单模光纤等组成。根据设备采集及

3、输出的开关和模拟量数量，项目中采用两台西门子ST40型CPU模块、一个EMA1O8模拟量输入模块、两个EMAQo4模拟量输出模块，一个EMARo2热电阻模块，完成模数转换和通信功能。其中一台P1C放置在变压器端控箱内，用来将本体的二次开关量和模拟量转化为数字信号，另一台置于控制室，用于将数字信号转换回开关量和模拟量。光电交换机采用工业级MIENI1203型，用来将P1C转化的数字电信号转成光信号或将光信号转化回电信号。3）工作原理本系统主要工作过程是通过以下途径实现的:P1C作为主要数据采集和模数转化元件，首先将采集到的测控信号通过P1C转化成数字量，再经光纤交换机把电信号转换成光信号传输出去

4、；在后台通过另一台光电交换机接收光信号，并通过后台的光电交换机接收后由后台P1C把信号转换回模拟量和开关量，两台P1C通过以太网、光纤网络组建网络通信，通过以太网协议实现两台之间的信息发送和接收。系统组成框图如图1所示。用户控制室变压器端控箱图1系统组成框图2软件编程测试西门子S7-200SMARTCPU提供一个以太网端口，因此两台P1C可以方便地通过以太网口连接至光纤设备实现信息交换。本项目以太网通信协议采用TCP通信协议。TCP是一个因特网核心协议，在以太网通信的主机上运行的应用程序之间，TCP提供了可靠、有序并能够进行错误校验的消息交互功能。TCP能保证接收和发送的所有字节内容和顺序完全

5、相同。对S7-200SMART之间的TCP通信，双方通过调用开放式用户通信指令库中的指令即可实现。2.1 变压器端P1C编程1）设置变压器端P1CIP地址以太河武口“IP地址薮据固定为下面的值，不能通过其他方式更改将变压器端P1C地址设置为192.168.0.101,如图2所示。面通信数字里输入回10.0-10.71o11.0-11.71.1 012.0-12.7回数字里输出口保持范围回安全口启动图2设置变压器端P1CIP地址2）建立变压器端P1CTCP连接调用指令库中的TCP.CONNECT指令建立TCP连接,参数设置如图3所示。设置连接后台P1C地址为192.168.0.102,远端端口为

6、2001,本地端口为5000,连接标识ID为1。A1waysOn:SM0.0ITCP_CONNECTENIIAIwaysOn:SM0.0IIReqA1waysOn:SM0.0TIActive1-ConnIDDone-M10.0192-IPaddr1Busy-M10.1168-IPaddr2ErrorM10.2o-IPaddr3StatusMB15102-!Paddr42001-RemPort5000-1ocPort图3设置变压器端TCP.CONNECT指令参数3）调用发送数据指令调用TCP_SEND指令发送以VBO为起始地址，数据长度为VW1OO内存储数据，发送到连接ID为1指定的后台端P1C

7、o变压器端TCP_SEND指令的参数设置如图4所示。A1waysOn:SM0.0TCP_SENDFTKTIIC1ock_1s:SM0.5p匕NI1-VW1OO-&VBO-KeqConnIDDone-M20.0Data1enBusy-M20.1DataPtrError-M20.2Status-MB25图4设置变压器端TCP-SEND指令参数1.2 后台端P1C编程1）设置后台端P1CIP地址参照图2,设置IP地址为192.168.0.102o2）建立后台端TCP连接参照图3,调用TCPJ2ONNECT指令建立TCP连接。设置变压器端地址为192.168.0.101,远端端口为5（X）0,本地端口

8、为2001,连接标识ID为1。3）后台端接收数据后台端P1C调用TCP_RECV指令接收变压器端P1C发送的数据。接收的缓冲区长度为VW1Oo内存储数据，数据接收缓冲区以VB1OOO为起始。后台端接收数据指令的设置如图5所示。1.3 数据传输测试结果按照图2图5进行硬件连接和测试，并对P1C编程，进行数据传输试验。在图6中，VWO是变压器端发送的开关量数据，VW50是变压器端发送的1个模拟量数据，VWIOo是发送的数据长度。图7中，VW1ooo是后台端接收的对应开关量数据，VW1050是后台端接收的对应模拟量数据，VW1OO是接收的数据长度。通过变压器端P1C发送数据和后台端P1C接收数据一致

9、性测试，数据结果显示：开关量数值完全相同；模拟量数值由于模拟量处在动态变化中以及传输的稍有滞后，结果稍有偏差，但从数值看差值很小，仅万分之三左右的误差，满足监测精度，达到了预定目标，证明方法可行。A1waysOn:SM0.0ITCP_RECVIIhN1-ConnIDDOne-M30.1VW1OO-Max1enBusyM30.2&VB1000-DataPtrError-M30.3IStatusMB311enqthMW27图5后台端TCP-RECV指令设置状态图表W1M且J.一1，地址格式与前值1VWO二进制2#1000_0000_0000_00012_VW50有符号+88583有符号4W/100

10、有符号+100图6变压器端发送的数据状态图表地址，格式当前值VW1ooo二进制2#1000_0000_0000_00012VW1050有符号+88673i有符号VW100有符号+10。图7后台端接收的数据3结论通过本项目的软硬件实施，验证了其数据的准确性。系统运行可靠，获得了成功。本项目具有以下几方面的显著优点：1）采用P1C作为通信控制设备，软、硬件设计简单，响应迅速，运行可靠。2）采用光纤/以太网通信的方式，避免了铺设大量的电力电缆，可节省大量人力、物力，从而更节材。3）采用光纤传输的方式，传输距离长，环境适应性强。P1C在变电所合分闸远程控制中的应用摘要：对变电所合分闸电源回路采用可编程

11、序逻辑控制器进行远程控制。介绍了由P1C组成的控制系统的主要功能、硬件配置、人机界面及程序设计。关键词：P1C;编程;人机;远程控制在变电所远程控制系统中，为了提高供电质量，减少停送电时间，增加系统可靠性，采用可编程序暹辑控制器（P1C）对合分闸电源回路进行控制。远程控制系统由人机界面（HMI）、P1C等组成，通过网络交换机实现以太网双向通讯。人机界面完成显示、存储、数据输入、发布命令等任务。P1C的主要对电源回路进行控制。我公司设有十个变电所。由于地方分散，当遇到高压闪络或全厂停电时，需要值班人员去各个变电所合闸，耗费时间长，同时也影响各单位的工作生产。因而引入P1C,各变电所的总出线柜和联

12、络柜作为输出总控制，通讯信息全部通过局域网传输至值班室人机，实现远程合分闸操作。1 .变电所主电路见图1（以某个变电所为例）2 .远程合分闸操作任务图1中B1、B2为两台变压器，其中，B1为常用，B2为备用，正常工作时B1为运行状态;QF1QF4为NA1型万能式断路器。当发生高压闪络时，万能式断路器可能出现失压保护动作，QF1、QF3、QF4跳闸。排除故障后，要求QF1、QF3、QF4依次合闸。当需要检修停电时，要求QF1分闸。当需要切换变压器且不停电时，要求QF2先合闸，QF1后分闸。3 .P1C结构及工作原理P1C控制系统由输入、逻辑控制、输出三部分构成。采用软件编程好的控制程序，扫描各输

13、入端的状态，逐条扫描用户程序，最后的输出将驱动外部的电器,达到控制的目的。其外围是将信号输入设备（按钮、开关等）和接收输出信号执行控制任务的输出设备（如接触器、电磁阀等执行元件）与P1C的输入/输出端子相连接。P1C的输入/输出接口电路用光电耦合器来传递信号，使内外部电路间避免了电的联系，有效抑制了外部干扰源对P1C的影响，同时防止外部高压串入;P1C的输入/输出接口电路的电源彼此独立，避免了电源间的干扰。4 .P1C接线万能式断路器的合闸按钮和分闸按钮为常开，将P1C输出继电器的常开触点并在启动按钮上，原控制线不予改动，P1C可发布命令实现万能式断路器合（分）闸。万能式断路器上有多组常开常闭

14、辅助触点，将一组常开常闭触点并在继电器的线圈上，可传输至P1C输入端口该万能式断路器合（分）闸的信号。P1C具体接线见图2。P1C输入接点XOX7接指示继电器K3、K4、K7、K8、K11、KI2、K15、K16的常开触点;P1C输出接点YOY7接合闸继电器K1、K5、K9、K13和分闸继电器K2、K6、K10、K14的线圈;指示继电器K3、K7、K11、K15的线圈分别接在QF1QF4的常开辅助触点上，指示继电器K4、K8、KI2、K16的线圈分别接在QF1QF4的常闭辅助触点上;合闸继电器K1、K5、K9、K13的常开触点分别接在QF1QF4的合闸按钮上，分闸继电器K2、K6、KI0、K1

15、4的常开触点分别接在QF1-QF4的分闸按钮上。5 .P1C程序设计当辅助继电器MO为ON时，输出接点YO得电，此时K1线圈带电，K1常开触点闭合，则表示QF1的合闸按钮按下。此时，K3线圈带电，K3常开触点闭合，则输入接点XO带电。IS后定时器动作，Mo复位。当辅助继电器M1为ON时，输出接点Y1得电，此时K2线圈带电，K2常开触点闭合，则表示QF1的分闸按钮按下。此时，K4线圈带电，K4常开触点闭合，则输入接点X1带电。IS后定时器动作，MI复位。以上为QF1的合分闸程序设计，见图3。QF2QF4同理。为防止合闸状态再合闸，分闸状态再分闸，应在合闸或分闸梯形图中串联分闸或合闸指示输入接点X的常开;为防止合闸和分闸不能同时进行操作，应在合闸或分闸梯形图中串联分闸或合闸动作输出接点Y的常闭。6 .人机界面