10kV变配电所远程抄表及监控系统的设计

10kV变配电所远程抄表及监控系统的设计

【摘要】随着电力系统自动化程度的提高，远程抄表及远动系统已成为供用电自动化管理的重要组成部分。本文阐述了基于PLC和触摸屏控制的远程抄表及监控系统的设计，系统可以方便地实现远程抄表，显示方式能灵活地修改，不仅可以显示电量，还可以计费、显示运行时间、统计各类平均量等，对变配电所实现智能化控制与管理有着积极的意义。

【关键词】远程抄表；远动系统；PLC

Abstract：With the improvement of automation level of power system，remote meter reading and telecontrol system has become an important part of the automatic management of distribution and utilization.The design of remote meter reading and monitoring system controlled by PLC and touch screen is described in this paper.Remote meter reading can be realized conveniently and display modes，including not only electric quantity display but also accounting，running time display and mean value statistics，can be configured freely in this system，which is of positive significance to realizing intelligent control and management in substation and power distribution station.

Key words：remote meter reading；telecontrol system；PLC

1.引言

随着电力系统的发展，电力系统自动化程度越来越高，远程抄表及远动系统已成为供用电自动化管理的重要组成部分。对于35kV及以上的变配电所，供电公司明确规定必须24小时有人值班，因而运行较为可靠。而对于10kV变配电所，一般企事业单位大多以维修电工辅助管理，只在发生停电或故障时，才有相关人员去处理，运行管理上存在一定的弊端，尤其目前中小型企业，有相当数量的10kV变配电所处于半失控状态。笔者在为企业技术服务过程中，也遇到过很多变配电所不正常运行的情况。有的企业供电电压经常处于过高或过低的状态，造成用电设备故障率过高；有的企业用电负荷的功率因数长期很低，月月受到供电公司的罚款，但无人问津，不仅增加了公司的运作成本，也造成了能源浪费。本系统就是为了满足变配电所的智能化管理，提高供用电系统的可靠性而设计，利用PLC与触摸屏控制，系统安装改造简单，控制灵活，成本较低，可以安装于方便管理的各种场合。

2.系统硬件组成及功能

本系统主要有两大电气部分组成，第一部分设置在变配电所内，主要由PLC 主机、通讯模块、A/D模块、电信号变送器以及一些输出继电器组成，负责各种电信号的采集、传输以及执行远程控制信号；第二部分设置在远程控制室，由主令元件、PLC主机、通讯模块、D/A模块、触摸屏或电脑组成，负责变配电室内

各信号、数据的接收、处理以及发送控制信号，完成监控功能。两大部分的联系是通过各自的通讯模块，利用双绞线作为传输线路，完成各种信号、数据的发送，接收工作。系统组成框图如图1所示。

2.1 电能信息的采集与处理

电能信号通过各类变送器输入到PLC的功能模块。配电线路电压、电流、功率、功率因数角等电量送入到相应变送器，通过变送器内部电路的处理，输出为标准的4～20mA或0～10V信号，这些代表有功功率、功率因数、电压、电流的信号送入到PLC的A/D输入模块，通过转换，变为数字量信号，存入PLC 内部相应的数字量存储器。

2.2 配电设备及线路状态信息与处理

配电设备及线路状态信息一般为开关量信号，合闸、分闸、储能及故障等状态信号送到PLC的数字量输入端，通过PLC程序，有序地分配到PLC内部辅助继电器或其它存储单元，作为显示、报警和过程控制的依据。

2.3 电能及状态信息的传送

电能及状态信息经过以上环节的处理，已存入到PLC（从站）内部存储单元，通过PLC的功能指令，编制程序，将配电柜内的各种信息通过RS485接口及通讯双绞线传送到远程控制室的PLC（主站）。

2.4 电能及状态信息的显示与读取

远程控制室的PLC（主站）接收到从站来的各种信息，通过PLC指令编制程序，将这些信息进行数据处理，转化为与实际电量参数相对应的数值，存储到本地PLC内部存储单元。触摸屏与PLC建立通讯，读取PLC存储单元的内容，进行画面设置，显示于屏幕上。

2.5 远控信号的传输与执行

断路器的分合闸控制信号，可以通过触摸屏（或监控室控制面板上的主令器件）向PLC（主站）写入信息，由PLC（主站）将这些信息传送到PLC（从站），PLC（从站）的数字量输出执行信号驱动相应的中间继电器，执行相应断路器的分合闸动作。

3.系统软件设计

3.1 远程抄表功能的程序设计

中小型企业10kV变配电所，供电公司都已配备了电能远程抄表系统，本系统的抄表功能只作企事业单位内部用电管理之用，所以精确度要示不高。抄表程

序设计根据所采集的电信号不同会有所变化。如果线路上使用有功功率和无功功率变送器，在PLC内部只要进行简单的数据变换就可通过触摸屏显示出来了。当采集的信号是线路上的电压、电流及功率因数信号时，则PLC程序不仅要进行数据变换，而且要加上计时数值进行一系列的运算，再经过数据变换才能得出实际的电能数值，最后通过触摸屏读取PLC内部寄存器里的数据显示出来。程序流程如图2所示。3.2 远程监控功能的程序设计

本系统监视功能主要是对供配设备的工作状态及线路的电压电流进行监视，通过与设定值的比较，得出正常、过载、故障等信息，输出至显示或报警回路提示管理者。远程控制功能可以根据供配电线路状况或停送电的要求人为地控制各断路器的分合闸操作，也可以在供配线路发生故障时自动断开线路。监控程序流程如图3所示。

3.3 触摸屏画面设计

触摸屏的画面主要根据装（下转第52页）（上接第49页）置实现的功能来设计，基本画面包括监视画面、报警画面、参数设置画面和装置控制画面三类。在设计监视、报警画面时，一定要把需要显示的信息、状态考虑周全，合理地布置于画面中，色彩要鲜明，便于观察。参数设置画面要设置权限，只能允许相关人员改动装置的某些设定参数，参数设定要符合实际，物理量的单位、数值与实际相一致。控制画面同样应设置权限，操作步骤及可能采用对话式分步进行，分合闸操作应由相应技术人员操作。

4.通讯设计

4.1 PLC与触摸屏的通讯

目前，触摸屏与不同PLC都能方便的连接与通讯，只要选用匹配的通讯电缆（也可自制对应的通讯口）直接相连即可。在软件设计上只须对触摸屏设置，主要设置内容有：PLC型号、通讯速率（波特率）、奇偶校验位、数据位、PLC 站等，具体视触摸屏及PLC类型而定。

4.2 PLC与PLC之间的通讯

一般10kV变配所的用户占地面积都比较小，监控室与变配电所的距离不太远，所以系统中PLC与PLC之间的通讯可采用RS485通讯，通讯电缆用普通双绞线，以三菱PLC为例，如果采用FXON-485ADP通讯模块，PLC与PLC之间的通讯距离可达500m，基本上满足了要求。如图4所示。当然如果通讯距离要求更远，也可采用其它通讯模块，或在通讯线路中增加中继器，利用光纤来进行通讯。

5.结论

本系统最大优点是技术开放性，各类PLC和触摸屏都能完成这些功能，控