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PLC在電壓無功綜合控制裝置中的應用

電壓的穩定對于保證國民經濟的生產、延長生產設備的使用壽命有著重要的意義，而盡量減少無功在線路上的流動，降低網損、經濟供電又是每一供電部門的目標。老式變電站通常是人為調節電壓無功，這一方面增加了值班員的負擔，另一方面人為去判斷、操作，很難保證調節的合理性。迄今為止，國內用于變電站的電壓無功綜合控制裝置有很多，從控制原理來講大體可以分為以下幾種：時間順序控制法，測量電壓控制法，測量無功控制法，測量功率因數及電壓控制法，測量電壓和無功控制法。目前在國內運行的電壓無功綜合控制裝置大多是按第五種控制原理設計的。隨著近幾年我國電力系統自動化水平的迅速提高，尤其是變電站自動化的發展已突破傳統使用大量電纜組成復雜的二次控制回路，取而代之的是通訊網，將變電間隔層與變電站層連接起來，使各間隔層的控制終端能夠資源共享。而作為變電站自動化重要組成部分的電壓無功綜合控制也隨之出現多種實現方式。本研究采用PLC作為核心控制元件，實現了對變壓器分接頭開關及電容器組開關的控制、減輕運行人員的負擔、達到經濟供電的目標。

二、系統簡介

根據變電站電壓無功綜合控制要求，綜合控制點數，本裝置選擇了三菱公司的FX2N－128MR型PLC，它包括輸入、輸出、程序存儲器和處理器4部分，具有指令速度快、可靠性高、中斷靈活、內置計數器、抗干擾能力強等特點。

觸摸屏采用三菱公司F940－SWD型，它是基于PLC的軟硬一體人機界面，能以圖形界面方式實現各種工作狀態的顯示，并具有使用方便、人機對話界面友好、組態技術易掌握、與PLC可進行良好的通訊。通過觸摸屏可以實現控制裝置的定值瀏覽和修改、運行時的主要參數和重要的開關信號顯示等。

模擬量采樣單元是本公司自己研制的，主要對變壓器三側電壓和電流采樣計算，并由采樣的數據計算出相關的測量值，如有功功率、無功功率、功率因數等。它還具有兩個通訊接口，把計算出的數據或變電站監控系統的遙控指令通過RS－485通訊接口傳給PLC，同時接受PLC傳過來的數據。另外的一個RS－485／RS－232通訊接口和變電站監控系統通訊。

檔位顯示單元是本公司自己研制的，主要用來對有載調壓變壓器分接頭開關位置顯示，并把分接頭開關位置信號轉換為BCD碼給PLC。

系統的總體結構如圖1所示：

三、系統功能設計

1、控制原理

2、主要功能

（1）采用微電腦和數字信號處理技術，根據電網的實時參數，自動綜合控制變壓器的有載分接開關和電容器組的投切，使變壓器工作在最佳狀態，可以顯著降低變壓器的損耗，提高電網的安全運行水平，具有較大的經濟效益；

（2）最多可以同時控制3臺主變和12組電容器，能自動識別并適應主變運行方式的變化，保證電壓合格率在95％以上；

（3）有完善的保護和閉鎖措施，可以防止主變分接開關的連續調節故障，運行安全可靠；

（4）具有打印、通信接口，可以與RTU或變電站綜合自動化系統通訊，遠方修改運行參數；

（5）參數整定方便，密碼保護安全。

3、PLC程序設計

應用編程軟件SWOPC－FXGP／WIN－C完成系統控制程序的編制工作。該編程軟件具有梯形圖、指令表兩種輸入方式，相互之間可以轉化。本裝置的程序采用時梯形圖方式。由屏蔽通訊電纜的RS－232串行端口和觸摸屏的串口RS－232通訊，觸摸屏和PLC之間以RS－422通訊來上傳或下載程序

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　說明

　　如果項目包含多語言且在另一臺擁有不同用戶語言的 STEP7(TIA博途) 的 PC 上打開該項目，系統自動在項目語言切換編輯語言。如果 STEP7(TIA博途) 的編輯語言不是用來創建文本的語言，HMI 設備中原有的文本，標題和注釋不再顯示。

　　例子

　　在 STEP7(TIA博途) 中創建帶網絡注釋的項目，用戶語言設置為“English (USA)"。在另一臺 PC 中 STEP7(TIA博途) 的用戶語言為“German"，在此 PC 中打開這個項目，則編輯語言自動切換為“English (USA)"，即使 PC 的 STEP7(TIA博途) 編輯語言設置為“German"。

　　項目中的文本，標題和注釋使用編輯語言創建。創建新項目時，編輯語言要與用戶語言相匹配。

　　修正

　　改變編輯語言設置。打開項目時編輯語言必須與用戶語言相匹配。

　　在項目樹中，打開“Languages & Resources"文件夾，在該文件夾中雙擊“Project languages"。

　　在“General"的“Editing language"中選擇需要的語言。在上面的例子中，需要設置“German (Germany)"。

　　圖 1