地鐵變電站PLC自動化系統設計

摘要：用PLC來實現地鐵變電站自動化的RTU功能，能夠很好地滿足“三遙”的要求。本系統采用了Modicon Quantum系列PLC，來實現變電站自動化的RTU功能。
　1 引 言

　　地鐵的供電系統為地鐵運營提供電能。無論地鐵列車還是地鐵中的輔助設施都依賴電能。地鐵供電電源一般取自城市電網，通過城市電網一次電力系統和地鐵供電系統實現輸送或變換，然后以適當的電壓等級供給地鐵各類設備。

　　地鐵全面采用變電站自動化設計，由于變電站數量多、設備多，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確無誤。在變電站綜合自動化系統中，監控系統至關重要，是確保整個系統可靠運行的關鍵。

　　變電站自動化系統，經過幾代的發展，已經進入了分散式控制系統時代。遙測、遙信、遙控命令執行和繼電保護功能等均由現場單元部件獨立完成，并將這些信息通過通訊系統送至后臺計算機系統。變電站自動化的綜合功能均由后臺計算機系統承擔。

　　將變電站中的微機保護、微機監控等裝置通過計算機網絡和現代通信技術集成為一體化的自動化系統。它取消了傳統的控制屏臺、表計等常規設備，因而節省了控制電纜，縮小了控制室面積。

　　2 地鐵變電站自動化系統組成

　　在本地鐵變電站自動化系統設計中，采用分層分布式功能分割方案。系統縱向分三層，即變電站管理層、網絡通訊層和間隔設備層。分層式設計有利于系統功能的劃分，結構清晰明了。系統采用集中管理、分散布置的模式，各下位監控單元安裝于各開關柜內，上位監控單元通過所內通信網絡對其進行監視控制。變電站自動化系統需要對35kV交流微機保護測控裝置、直流1500kV牽引系統微機保護測控裝置、380/220V監測裝置、變壓器及整流器的溫控裝置、直流/交流電源屏等設備進行監控和數據采集。

　　由于可編程序控制器技術經過幾十年的發展，已經相當成熟。其品種齊全，功能繁多，已被廣泛應用于工業控制的各個領域。用PLC來實現地鐵變電站自動化的RTU功能，能夠很好地滿足“三遙”的要求。本系統采用了Modicon Quantum系列PLC，來實現變電站自動化的RTU功能。Quantum具有模塊化，可擴展的體系結構，用于工業和制造過程實時控制。對應于變電站的電壓等級和點數的多少，可以選用大、中、小型不同容量的PLC產品。

　　隨著當地保護裝置功能的日益強大，可以通過與保護裝置的通訊來實現遙控和遙信功能。一些特殊要求的情況下，采用DI、DO、AI模塊來實現遙控和遙信。使用PLC的DI模塊來實現遙信、用PLC的DO模塊來實現遙控、用PLC的AI模塊來實現遙測、用PLC的通信功來完成與微機保護單元的通訊。利用PLC的各種模塊可以很方便的實現“三遙”基本功能。

　　3 地鐵變電站自動化系統設計

　　3.1 系統結構

　　變電站管理單元內的主監控部分采用可編程控制器PLC。CPU模塊采用80586處理器,主頻66MHz，內存2M，并配有存放數據、可調參數和軟件的 RAM和FLASH MEMORY。能對CPU及I/O進行自診斷。

　　電源模塊，采用冗余配置。電源采用冗余配置，系統輸入兩路直流電源，保證系統在1路電源失電時，系統仍可無擾動安全運行，提高系統的可靠性。通訊模塊采用Modbus＋通訊模塊。系統結構如圖1所示:

　　圖1 系統結構圖