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  变频节能改造 > fx2n plc在电压无功综合控制装置中的应用    

fx2n plc在电压无功综合控制装置中的应用

    摘 :主要介绍了电压无功综合控制装置的设计。根据常见的九区控制原理,结合可编程控制器的应用,实现了该装置在变电站自动化应用的各种要求,并对触摸屏的操作功能及人机界面进行组态,与plc配合共同完成对有载调压变压器分接头开关及电容器组开关的控制,提高电压质量、降低网损。
    关键词:plc;触摸屏;变压器;电容器;控制装置

1 前言
  电压的稳定对于保证国民经济的生产、延长生产设备的使用寿命有着重要的意义,而尽量减少无功在线路上的流动,降低网损、经济供电又是每一供电部门的目标。老式变电站通常是人为调节电压无功,这一方面增加了值班员的负担,另一方面人为去判断、操作,很难保证调节的合理性。迄今为止,国内用于变电站的电压无功综合控制装置有很多,从控制原理来讲大体可以分为以下几种:时间顺序控制法,测量电压控制法,测量无功控制法,测量功率因数及电压控制法,测量电压和无功控制法。目前在国内运行的电压无功综合控制装置大多是按第五种控制原理设计的。随着近几年我国电力系统自动化水平的迅速提高,尤其是变电站自动化的发展已突破传统使用大量电缆组成复杂的二次控制回路,取而代之的是通讯网,将变电间隔层与变电站层连接起来,使各间隔层的控制终端能够资源共享。而作为变电站自动化重要组成部分的电压无功综合控制也随之出现多种实现方式。本研究采用plc作为核心控制元件,实现了对变压器分接头开关及电容器组开关的控制、减轻运行人员的负担、达到经济供电的目标。
2 系统简介
  根据变电站电压无功综合控制要求,综合控制点数,本装置选择了三菱公司的fx2n-128mr型plc,它包括输入、输出、程序存储器和处理器4部分,具有指令速度快、可靠性高、中断灵活、内置计数器、抗干扰能力强等特点。
  触摸屏采用三菱公司f940-swd型,它是基于plc的软硬一体人机界面,能以图
形界面方式实现各种工作状态的显示,并具有使用方便、人机对话界面友好、组态技术易掌握、与plc可进行良好的通讯。通过触摸屏可以实现控制装置的定值浏览和修改、运行时的主要参数和重要的开关信号显示等。
  模拟量采样单元是本公司自己研制的,主要对变压器三侧电压和电流采样计算,并由采样的数据计算出相关的测量值,如有功功率、无功功率、功率因数等。它还具有两个通讯接口,把计算出的数据或变电站监控系统的遥控指令通过rs-485通讯接口传给plc,同时接受plc传过来的数据。另外的一个rs-485/rs-232通讯接口和变电站监控系统通讯。
  档位显示单元是本公司自己研制的,主要用来对有载调压变压器分接头开关位置显示,并把分接头开关位置信号转换为bcd码给plc。
  系统的总体结构如图1所示:

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3 系统功能设计
3.1 控制原理
3.2 主要功能

  (1)采用微电脑和数字信号处理技术,根据电网的实时参数,自动综合控制变压器的有载分接开关和电容器组的投切,使变压器工作在最佳状态,可以显著降低变压器的损耗,提高电网的安全运行水平,具有较大的经济效益;
  (2)最多可以同时控制3台主变和12组电容器,能自动识别并适应主变运行方式的变化,保证电压合格率在95%以上;
  (3)有完善的保护和闭锁措施,可以防止主变分接开关的连续调节故障,运行安全可靠;
  (4)具有打印、通信接口,可以与rtu或变电站综合自动化系统通讯,远方修改运行参数;
    (5)参数整定方便,密码保护安全。

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3.3 plc程序设计
  应用编程软件swopc-fxgp/win-c完成系统控制程序的编制工作。该编程软件具有梯形图、指令表两种输入方式,相互之间可以转化。本装置的程序采用时梯形图方式。由屏蔽通讯电缆的rs-232串行端口和触摸屏的串口rs-232通讯,触摸屏和plc之间以rs-422通讯来上传或下载程序。
  整个程序包括主程序、初始化子程序、限值子程序、数据统计子程序、遥控操作子程序、打印子程序、数据清除子程序等。下面示意一段数据清除子程序:  
  主程序中调用p39子程序:
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3.4 触摸屏组态概述

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  通过三菱公司提供的触摸屏组态开发软件swopc-fxdu/win-cl能够完成触摸屏上的元件输入,重要信息的显示和操作画面的切换等,并能实现相关的操作功能。
  元件d10~d12用于显示采样单元传下来的采样数据值,设置好数据的显示格式和上下限,如在显示格式设定:格式为十进制、位数设为5、小数点后位数为2;上下限值可以直接或间接指定。元件m152、m160、s903用于显示相应的指示信息,组态时需要设置操作逻辑on/off,及相应的指示颜色。
  对触摸屏的整个组态画面主要包括“共同画面、主接线图、限值表、参数设置、11区画面、历史数据、控制选择、时间设置等40个画面,以及各种操作按钮和功能键等。其它的组态过程就不详述,只是操作过程和组态的复杂程度不同而已。
4 结束语
  可编程控制器和触摸屏在该控制装置中的结合应用是较为成功的。该装置具有功能完善、维护方便、操作简单、可靠性高等特点。它已经应用在220kv、110kv等变电站,不仅能提高电压质量、降低网损、减轻现场运行人员的劳动强度,通过客户反映运行良好。

 


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