中低壓配電網(wǎng)自動化及PLC實現(xiàn)方案討論

從變電站RTU實現(xiàn)遙測的方法來看，RTU存在兩種實現(xiàn)方案：

a）直流采樣方案

這種類型的RTU裝置在采集模擬量之前，先利用變送器將交流轉(zhuǎn)化成直流，然后再使用RTUA／D轉(zhuǎn)換元件將直流量表示成數(shù)字量。其裝置以模擬電路為主，輔以少量的數(shù)字電路。其特點在于需要變換器，無需高級的數(shù)字處理單元（CPU等），難以反映模擬量的瞬時變化，無法進(jìn)行諧波分析，電能量總加功能的實現(xiàn)比較復(fù)雜困難。

b）交流采樣方案

這種類型的RTU裝置直接使用A／D轉(zhuǎn)換元件對交流電量進(jìn)行采集計算，無需變送器之類的轉(zhuǎn)換設(shè)備，但需要快速的數(shù)字處理單元進(jìn)行配合，以對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、綜合。它不僅可以反映電量的瞬時變化，而且可以進(jìn)行諧波分析，計算頻率，簡單地實現(xiàn)電能量總加功能。它們多使用微型計算機（如8 X86等）配合多個單片機（如8051、8098等）、并加上大量的A／D轉(zhuǎn)換電路，來實現(xiàn)開關(guān)量、模擬量的采集。

當(dāng)前在數(shù)字技術(shù)得到充分發(fā)展和應(yīng)用的情況下，交流采樣方案是配網(wǎng)自動化的一個合理選擇。它以數(shù)字電路為主，輔以少量的模擬電路，功能強大，擴(kuò)充容易，可靠性較直流采樣方案有較大提高，綜合成本低。

2.2 中低壓配網(wǎng)自動化的應(yīng)用特點

中低壓配網(wǎng)自動化系統(tǒng)由主站、遠(yuǎn)方終端單元（RTU）、線路傳感器、遠(yuǎn)方控制SF6 或真空開關(guān)、通信電纜等五個部分組成。中低壓配電網(wǎng)自動化的應(yīng)用有自己不同的特點：

a）傳統(tǒng)的變電站RTU在功能上偏重遙信、遙測，但中低壓配電網(wǎng)的自動化對象（開關(guān)房、開閉所和配電房）數(shù)目繁多，開關(guān)操作頻繁，更注重遙信、遙控功能。

b）中低壓配電網(wǎng)的自動化對象遍布城市、農(nóng)村等各種不同環(huán)境，被不同層次的用電管理人員（包括農(nóng)村電工）所操作。更要求其具有安裝靈活、易操作、免專業(yè)維護(hù)、抗惡劣環(huán)境等特點。

c）應(yīng)用于中低壓配電網(wǎng)的RTU，在功能上應(yīng)具有模塊化結(jié)構(gòu)，在硬件上要越簡單、越可靠越好。最好是同一套簡單硬件，只要簡單進(jìn)行一下設(shè)置，就可以滿足不同場合、不同規(guī)模的要求。

由此可見，有必要開發(fā)新型的、不同于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的RTU，以適合中低壓配電網(wǎng)自動化的特點和需要。

2.3 中低壓配電網(wǎng)自動化RTU的PLC實現(xiàn)

可編程序控制器（programmable logic con－troller，PLC）技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)相當(dāng)成熟。其品種齊全，功能繁多，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。用PLC來實現(xiàn)中低壓配電網(wǎng)自動化的RTU功能，能夠很好地滿足RTU的特有的要求。在國內(nèi)市場，有來自許多著名廠家的PLC產(chǎn)品。這些產(chǎn)品從簡單到復(fù)雜，都自成系列，可以滿足不同應(yīng)用的特殊要求。大多數(shù)中低檔次的PLC產(chǎn)品，都包含有離散點輸入和輸出（點數(shù)的多少可以依據(jù)應(yīng)用情況增減）、模擬采樣輸入、時鐘、通信等功能。利用這類PLC的現(xiàn)成功能，可以方便地實現(xiàn)中低壓配電網(wǎng)自動化的 RTU功能。使用PLC的離散輸入點來實現(xiàn)遙信、用PLC的離散輸出點來實現(xiàn)遙控、用PLC的模擬采樣輸入來實現(xiàn)遙測、用PLC的通信功能來實現(xiàn)和主機的通信。完成這些功能，都無需額外的硬件，只需根據(jù)開關(guān)房的實際情況，對PLC進(jìn)行簡單編程即可。不僅如此，利用PLC的模擬輸出功能，甚至還可以實現(xiàn)配電網(wǎng)的遙調(diào)。例如調(diào)節(jié)調(diào)壓變壓器的變比，調(diào)節(jié)靜止無功補償設(shè)備的電壓、電流相角等。

這樣一種基于PLC的中低壓配電網(wǎng)自動化的RTU實現(xiàn)方案，完全可以滿足中低壓配網(wǎng)自動化的特殊要求。它具有以下特點和優(yōu)勢：硬件結(jié)構(gòu)簡單，完全免維護(hù)；規(guī)模可大可小，只需將 PLC的擴(kuò)展模塊連接在一起，就可以實現(xiàn)遙控點、遙信點、遙測點的增加；抗惡劣環(huán)境；高可靠性；編程實現(xiàn)各種功能，免硬件調(diào)試；費用低廉。

PLC方案在具體設(shè)計時，包括以下幾個步驟：

a）獲取操作點數(shù)。了解配電網(wǎng)的基本情況及自動化的具體要求，確定系統(tǒng)需要進(jìn)行遙控、遙信、遙測、甚至遙調(diào)的設(shè)備，統(tǒng)計各處配電房需要這4種信號的具體點數(shù)。

b）確定通信方案。根據(jù)配電網(wǎng)的規(guī)模及分布情況，確定總體設(shè)計方案，主要是通信方案的設(shè)計和選擇。

c）PLC選型。根據(jù)各處各種操作的點數(shù)以及所確定的通信方案，選擇恰當(dāng)型號的PLC 來實現(xiàn)RTU功能。

由于RTU需接受監(jiān)控中心的指令，并上傳配電網(wǎng)、開關(guān)柜的信息，所以通信功能是選擇PLC的主要考慮因素。

由于各開關(guān)房、開關(guān)柜的操作類型、操作點數(shù)往往相差很大，因此，PLC是否具有模塊化結(jié)構(gòu)和組態(tài)能力，是否能夠靈活、經(jīng)濟(jì)地組成輸入點、輸出點、測量點（A／D）、調(diào)節(jié)點（D／A）的規(guī)?？勺兿到y(tǒng)，是選擇PLC型號的另一個主要考慮因素。

目前，很多廠家的產(chǎn)品，都可以滿足通信以及模塊化的要求。例如，SIEMENS的 S7－214以上系列，三菱的A1S系列，松下的較高級別的PLC系列等。根據(jù)具體情況，在一個配網(wǎng)自動化工程中，整個配電網(wǎng)系統(tǒng)可以選用同一個廠家的PLC，也可以根據(jù)配電房的具體情況，選用不同廠家的PLC，以利用各廠家PLC的優(yōu)勢和特色。