基于PLC在電力監(jiān)控分布式系統(tǒng)的應(yīng)用.ppt

1、電氣工程系制作,基于PLC在電力監(jiān)控分布式系統(tǒng)的應(yīng)用,沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院Shenyang Polytechnic College,特變電工沈陽變壓器集團(tuán)有限公司是中國變壓器行業(yè)歷史最長、規(guī)模最大、技術(shù)實(shí)力最強(qiáng)的制造企業(yè)之一，公司掌握最高電壓等級、特大容量交直流產(chǎn)品核心技術(shù)，是我國重要的變壓器類產(chǎn)品制造、研發(fā)、出口企業(yè)。2003年底成功改制后，企業(yè)三年三大步，呈現(xiàn)出產(chǎn)值連年翻番，利潤大幅增長的強(qiáng)勁發(fā)展勢頭。 近年來，沈變公司自主創(chuàng)新生產(chǎn)了1000kV變壓器、800kV直流換流變壓器、出口美國533MVA國產(chǎn)最大單相自耦變、龍灘780MVA世界最大三相組合變等一大批世界級產(chǎn)品，為三峽工程、西電東送等

2、國家重點(diǎn)工程建設(shè)和提升中國重大裝備國際競爭力做出了突出貢獻(xiàn)，并計劃于2010年成為百億企業(yè),特變電工特變電工世界觀宣講： “誠則立,變則通,康則榮,簡則明,和則興,油浸式電力變壓器 我公司自行研制開發(fā)的油浸電力變壓器最高電壓超過1000kV，容量超900MVA。該類產(chǎn)品具有低損耗、低噪聲、免吊芯的突出特點(diǎn)，其安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面都有非凡的創(chuàng)新。廣泛用于 電廠、電站、工礦企業(yè)等領(lǐng)域。 產(chǎn)品分類 35kV及以下配電. 66-110kV變壓器. 220kV變壓器 330kV-500kV變. 750kV-1000kV變. 產(chǎn)品分類 非晶合金變壓器. 高燃點(diǎn)油變壓器. 牽引變壓器 整流變壓器 電

3、爐變壓器 隔爆變壓器 礦用變壓器 船用變壓器 油田專用變壓器. 雙電壓變壓器 分裂變壓器 埋地配電變壓器. 接地變壓器及消. 干式變壓器 公司可生產(chǎn)、提供各種干式電力變壓器、配電變壓器、接地變壓器、消弧線圈等特種干式變壓器和非標(biāo)準(zhǔn)干式變壓器、干式電抗器等。 直流換流變壓器 公司生產(chǎn)用在長距離大容量的直流輸電系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換的直流換流變壓器。 參數(shù)范圍： 損耗水平代號：10型 容量：350000kVA 電壓等級：220kV、500kV、800kV,電抗器 公司生產(chǎn)的電抗器種類有并聯(lián)電抗器、限流電抗器、接地電抗器、平波電抗器等。電壓等級最高達(dá)到1100kV。 產(chǎn)品分類 并聯(lián)電抗器 可控電抗器

4、 平波電抗器 干式電抗器 互感器 公司生產(chǎn)用在電力系統(tǒng)中起測量和保護(hù)作用，即：將高電壓變換成標(biāo)準(zhǔn)的低電壓、將大電流變換成標(biāo)準(zhǔn)的小電流，作為測量儀表和繼電保護(hù)裝置的電源用的互感器系列產(chǎn)品?？缮a(chǎn)類型包括：電流互感器、電壓互感器、組合互感器 組合式變電站（箱變） 用途：由高壓電器設(shè)備、電力變壓器、低壓電器設(shè)備和輔助設(shè)備組合而成的緊湊型成套配電裝置。適用于額定電壓35/10kV，10/0.4kV或6/0.4kV的三項(xiàng)交流系統(tǒng)中，作為接受和分配電能之用，特別適合于城市公用配電，高層建筑，住宅小區(qū)，工礦企業(yè)，港口，油田，公園，高速公路及施工工地等場所，也可以將箱式變電站裝于特制的拖車底盤上成為一個移動配

5、電車，在變壓器維修或出現(xiàn)故障時起替代作用。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，成套性強(qiáng)，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，造型美觀和完善的“五防”功能等優(yōu)點(diǎn)，占地面積小，選址靈活，移動方便，建站周期短，投資小,強(qiáng)大的自主創(chuàng)新能力和研發(fā)能力使特變電工服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場的能力空前提升。繼去年底承接國內(nèi)首臺1000千伏特高壓交流試驗(yàn)示范工程研制任務(wù)后，集團(tuán)今年再次承接了國家電網(wǎng)公司追加的8臺特高壓產(chǎn)品研制任務(wù)。 為鼓勵全員科技研發(fā)，特變電工今年設(shè)立了技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)資金，專門用于支持輸變電產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)應(yīng)用研究、骨干技術(shù)人員培養(yǎng)、技術(shù)統(tǒng)一和成果共享等工作，對于科技重點(diǎn)工作和科技人員的培養(yǎng)也給予了單項(xiàng)經(jīng)費(fèi)補(bǔ)貼或獎勵，這些激勵機(jī)制有力地推進(jìn)了技

6、術(shù)創(chuàng)新,講授內(nèi)容,分布式系統(tǒng)是當(dāng)前廣泛應(yīng)用的工業(yè)控制系統(tǒng),以其功能分散。全數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)，性能可靠。設(shè)備間連接簡單靈活等優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)前控制系統(tǒng)的主流。在分布式系統(tǒng)中,根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)要求將不同公司生產(chǎn)的現(xiàn)場監(jiān)控模塊集成到一個系統(tǒng)中，選用更適合現(xiàn)場對象的模塊進(jìn)行系統(tǒng)的擴(kuò)充，提高系統(tǒng)的開發(fā)性和靈活性,可以更方便地實(shí)現(xiàn)工廠企業(yè)的管理和控制一體化。 選用PML3720電力智能監(jiān)控儀表和S7-200PLC,沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院Shenyang Polytechnic College,基于PLC在電力監(jiān)控分布式系統(tǒng)的應(yīng)用,一、S7-200PLC參與構(gòu)成分布式系統(tǒng) 二、S7-200PLC現(xiàn)場通信協(xié)議的編制 三、S7-20

7、0PLC與智能儀表配合完成系統(tǒng)功能,沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院Shenyang Polytechnic College,一、S7-200PLC參與構(gòu)成分布式系統(tǒng),S7-200PLC的CPU模塊帶有多點(diǎn)接口，不用附加模板就能被網(wǎng)絡(luò)化，這使它可以極其簡便和經(jīng)濟(jì)地加入到分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。CPU模塊的通訊口可以設(shè)定為RS232或RS485，只要給每個結(jié)點(diǎn)分配一個地址，結(jié)點(diǎn)間就可以實(shí)現(xiàn)相互通訊。 本電力監(jiān)控系統(tǒng)如圖所示。系統(tǒng)由中央控制室和四個工作站組成，測量控制量近600個,其中有161個測量量和近50個控制量由S7-200PLC完成的。共采用了10個主模塊和21個擴(kuò)展模塊來完成四個工作站的遙測、遙信、遙控和遙調(diào)

8、任務(wù),實(shí)現(xiàn)了工作站的無人植守。 系統(tǒng)要求對高壓所2段35KV進(jìn)線，高低壓母聯(lián)，各饋線的交流電氣參數(shù),斷路器狀態(tài)，瓦斯故障，開關(guān)柜氣壓，以及整流所的電流、水溫、水壓、晶閘管控制角等600多個量進(jìn)行監(jiān)測，并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的邏輯控制。根據(jù)上述要求，采用分布式網(wǎng)絡(luò)，由電力監(jiān)控智能儀表PML3720和S7-200PLC一起完成上述功能。系統(tǒng)為總線式全數(shù)字化開放現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。 S7-200PLC在系統(tǒng)中既是與整個網(wǎng)絡(luò)不可分割的部分,它們必須從其他結(jié)點(diǎn)獲得信息，以此進(jìn)行運(yùn)算和判斷;它們也是獨(dú)立的子站,相互獨(dú)立的完成各自的任務(wù),沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院Shenyang Polytechnic College,

9、二、S7-200PLC現(xiàn)場通信協(xié)議的編制,現(xiàn)場總線監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)越性是建立在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的通信方案上的。系統(tǒng)通信方案的好壞,直接影響到系統(tǒng)的實(shí)時性，可靠性，穩(wěn)定性,沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院Shenyang Polytechnic College,系統(tǒng)使用的智能儀表PML3720，通信協(xié)議符合美國ISP現(xiàn)場總線通信協(xié)議的規(guī)定，是加拿大PML公司自行研制的PML通信協(xié)議.為實(shí)行開放式互聯(lián)，與PML3720兼容,我們?yōu)镾7-200PLC編寫了類似的通信協(xié)議,使整個系統(tǒng)都符合現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn),具有良好的開放性。 S7-200PLC具有兩種通信方式：一種是使用點(diǎn)對點(diǎn)接口(PPI)協(xié)議，用于PLC的編程狀態(tài)下；另一種協(xié)議

10、稱為自由口通信方式，程序員可以根據(jù)系統(tǒng)需要自行設(shè)計通信協(xié)議。在工業(yè)應(yīng)用中，一般都使用自由口通信方式，本電力監(jiān)控系統(tǒng)中的PLC便是使用這種方式的通信。 本系統(tǒng)編寫的PLC模塊通信協(xié)議包括現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的物理層，數(shù)據(jù)鏈路層，應(yīng)用層三層協(xié)議,沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院Shenyang Polytechnic College,二、S7-200PLC現(xiàn)場通信協(xié)議的編制,1監(jiān)控系統(tǒng)工控網(wǎng)絡(luò)使用的物理層協(xié)議是RS-485.網(wǎng)絡(luò)中每個子站擁有一個獨(dú)一無二模塊識別號(UNIT I.D),通過這識別號,計算機(jī)或PLC就能識別工控網(wǎng)中的任一特定的遠(yuǎn)程模塊,沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院Shenyang Polytechnic College

11、,二、S7-200PLC現(xiàn)場通信協(xié)議的編制,2數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)約 其幀格式如下： 1)消息建立域： 2)控制信息域： 3)地址信息域: 4)數(shù)據(jù)信息域: 5)校驗(yàn)代碼域,沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院Shenyang Polytechnic College,二、S7-200PLC現(xiàn)場通信協(xié)議的編制,3S7-200PLC模塊的應(yīng)用層協(xié)議 S7-200PLC模塊應(yīng)用層協(xié)議定義了S7-200PLC模塊中信息的封裝和解析格式.S7-200PLC模塊自身對于監(jiān)測量有一套排序方案，其應(yīng)用層協(xié)議利用了這套排序方案，對監(jiān)控對象事項(xiàng)了檢索。例如：接如PLC模塊第一個開關(guān)量輸入口的監(jiān)控對象，在模塊內(nèi)標(biāo)識為I0。0，在應(yīng)用層協(xié)議中被

12、認(rèn)為是模塊開關(guān)量輸入?yún)^(qū)的第一個對象。同樣的道理，接如PLC模塊第三個模擬量輸入口的監(jiān)控對象，被認(rèn)為是模塊模擬量輸入?yún)^(qū)的第三個對象。根據(jù)S7-200PLC模塊數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議可知，S7-200PLC模塊的通信包括三個類型：全數(shù)據(jù)掃描，單點(diǎn)遙控。下面分別介紹這三種通信十?dāng)?shù)據(jù)封裝和解析的格式。 1）全數(shù)據(jù)掃描： 2）單點(diǎn)遙控： 3）單點(diǎn)遙調(diào),沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院Shenyang Polytechnic College,二、S7-200PLC現(xiàn)場通信協(xié)議的編制,三、S7-200PLC與智能儀表配合完成系統(tǒng)功能,智能儀表PML3720可以檢測電壓，電流，功率因數(shù)，有功功率，無功功率等參數(shù)，可檢測4個開關(guān)量，并

13、作出復(fù)雜的運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)過流，速短，低電壓保護(hù)等功能。它的缺點(diǎn)是開關(guān)量輸入有限并且不易實(shí)現(xiàn)靈活多變的邏輯控制。而S7-200PLC緊湊可靠，配置靈活，正可以勝任這些任務(wù)。兩者配合，可以獲得滿意的效果,沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院Shenyang Polytechnic College,PLC邏輯控制如下： 1）1段合，2段合，則母聯(lián)分。 2）一段進(jìn)線失壓，3720保護(hù)分閘后，母聯(lián)自投； 進(jìn)線電壓正常后，PLC執(zhí)行并列操作恢復(fù)供電。 3）在任何情況下，若某段發(fā)生過流速短等電壓回 路故障時，3720分開響應(yīng)的斷路器，PLC保證 母聯(lián)斷路器處于分狀態(tài)。 4）供電局通知某段進(jìn)線聽點(diǎn)和恢復(fù)供電前后, PLC執(zhí)行并列操作。 5）并列操作原則：同期信號存在，可以執(zhí)行并列 操作；同期信號不存在，禁止執(zhí)行并列操作,沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院Shenyang Polytechnic College,三、S7-200PLC與智能儀表配合完成系統(tǒng)功能,為滿足控制要求，將上述關(guān)系劃分為以下幾個功能模塊： 模塊1：PML3720分1段，PLC自投母聯(lián)，然后判斷哪段進(jìn)線失壓，以使PLC下次掃描時進(jìn)入模塊3或模塊4。 模塊2：各進(jìn)線分閘后，PLC分母聯(lián)。 模