地鐵變電站PLC自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)地鐵變電站自動(dòng)化的RTU功能，能夠很好地滿足“三遙”的要求。本系統(tǒng)采用了Modicon Quantum系列PLC，來(lái)實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化的RTU功能。
　1 引 言

　　地鐵的供電系統(tǒng)為地鐵運(yùn)營(yíng)提供電能。無(wú)論地鐵列車(chē)還是地鐵中的輔助設(shè)施都依賴電能。地鐵供電電源一般取自城市電網(wǎng)，通過(guò)城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和地鐵供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輸送或變換，然后以適當(dāng)?shù)碾妷旱燃?jí)供給地鐵各類設(shè)備。

　　地鐵全面采用變電站自動(dòng)化設(shè)計(jì)，由于變電站數(shù)量多、設(shè)備多，在加上其完善的綜合功能，信息交換量大，而且要求信息傳輸速度快和準(zhǔn)確無(wú)誤。在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)至關(guān)重要，是確保整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。

　　變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)幾代的發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入了分散式控制系統(tǒng)時(shí)代。遙測(cè)、遙信、遙控命令執(zhí)行和繼電保護(hù)功能等均由現(xiàn)場(chǎng)單元部件獨(dú)立完成，并將這些信息通過(guò)通訊系統(tǒng)送至后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。變電站自動(dòng)化的綜合功能均由后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)承擔(dān)。

　　將變電站中的微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控等裝置通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代通信技術(shù)集成為一體化的自動(dòng)化系統(tǒng)。它取消了傳統(tǒng)的控制屏臺(tái)、表計(jì)等常規(guī)設(shè)備，因而節(jié)省了控制電纜，縮小了控制室面積。

　　2 地鐵變電站自動(dòng)化系統(tǒng)組成

　　在本地鐵變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用分層分布式功能分割方案。系統(tǒng)縱向分三層，即變電站管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和間隔設(shè)備層。分層式設(shè)計(jì)有利于系統(tǒng)功能的劃分，結(jié)構(gòu)清晰明了。系統(tǒng)采用集中管理、分散布置的模式，各下位監(jiān)控單元安裝于各開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，上位監(jiān)控單元通過(guò)所內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)視控制。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)需要對(duì)35kV交流微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置、直流1500kV牽引系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置、380/220V監(jiān)測(cè)裝置、變壓器及整流器的溫控裝置、直流/交流電源屏等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。

　　由于可編程序控制器技術(shù)經(jīng)過(guò)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(gè)領(lǐng)域。用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)地鐵變電站自動(dòng)化的RTU功能，能夠很好地滿足“三遙”的要求。本系統(tǒng)采用了Modicon Quantum系列PLC，來(lái)實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化的RTU功能。Quantum具有模塊化，可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)，用于工業(yè)和制造過(guò)程實(shí)時(shí)控制。對(duì)應(yīng)于變電站的電壓等級(jí)和點(diǎn)數(shù)的多少，可以選用大、中、小型不同容量的PLC產(chǎn)品。

　　隨著當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)裝置功能的日益強(qiáng)大，可以通過(guò)與保護(hù)裝置的通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)遙控和遙信功能。一些特殊要求的情況下，采用DI、DO、AI模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)遙控和遙信。使用PLC的DI模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)遙信、用PLC的DO模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)遙控、用PLC的AI模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、用PLC的通信功來(lái)完成與微機(jī)保護(hù)單元的通訊。利用PLC的各種模塊可以很方便的實(shí)現(xiàn)“三遙”基本功能。

　　3 地鐵變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　變電站管理單元內(nèi)的主監(jiān)控部分采用可編程控制器PLC。CPU模塊采用80586處理器,主頻66MHz，內(nèi)存2M，并配有存放數(shù)據(jù)、可調(diào)參數(shù)和軟件的 RAM和FLASH MEMORY。能對(duì)CPU及I/O進(jìn)行自診斷。

　　電源模塊，采用冗余配置。電源采用冗余配置，系統(tǒng)輸入兩路直流電源，保證系統(tǒng)在1路電源失電時(shí)，系統(tǒng)仍可無(wú)擾動(dòng)安全運(yùn)行，提高系統(tǒng)的可靠性。通訊模塊采用Modbus＋通訊模塊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示:

　　圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖