中低壓配電網自動化及PLC實現方案討論

從變電站RTU實現遙測的方法來看，RTU存在兩種實現方案：

a）直流采樣方案

這種類型的RTU裝置在采集模擬量之前，先利用變送器將交流轉化成直流，然后再使用RTUA／D轉換元件將直流量表示成數字量。其裝置以模擬電路為主，輔以少量的數字電路。其特點在于需要變換器，無需高級的數字處理單元（CPU等），難以反映模擬量的瞬時變化，無法進行諧波分析，電能量總加功能的實現比較復雜困難。

b）交流采樣方案

這種類型的RTU裝置直接使用A／D轉換元件對交流電量進行采集計算，無需變送器之類的轉換設備，但需要快速的數字處理單元進行配合，以對采集到的數據進行分析、綜合。它不僅可以反映電量的瞬時變化，而且可以進行諧波分析，計算頻率，簡單地實現電能量總加功能。它們多使用微型計算機（如8 X86等）配合多個單片機（如8051、8098等）、并加上大量的A／D轉換電路，來實現開關量、模擬量的采集。

當前在數字技術得到充分發(fā)展和應用的情況下，交流采樣方案是配網自動化的一個合理選擇。它以數字電路為主，輔以少量的模擬電路，功能強大，擴充容易，可靠性較直流采樣方案有較大提高，綜合成本低。

2.2 中低壓配網自動化的應用特點

中低壓配網自動化系統(tǒng)由主站、遠方終端單元（RTU）、線路傳感器、遠方控制SF6 或真空開關、通信電纜等五個部分組成。中低壓配電網自動化的應用有自己不同的特點：

a）傳統(tǒng)的變電站RTU在功能上偏重遙信、遙測，但中低壓配電網的自動化對象（開關房、開閉所和配電房）數目繁多，開關操作頻繁，更注重遙信、遙控功能。

b）中低壓配電網的自動化對象遍布城市、農村等各種不同環(huán)境，被不同層次的用電管理人員（包括農村電工）所操作。更要求其具有安裝靈活、易操作、免專業(yè)維護、抗惡劣環(huán)境等特點。

c）應用于中低壓配電網的RTU，在功能上應具有模塊化結構，在硬件上要越簡單、越可靠越好。最好是同一套簡單硬件，只要簡單進行一下設置，就可以滿足不同場合、不同規(guī)模的要求。

由此可見，有必要開發(fā)新型的、不同于傳統(tǒng)結構的RTU，以適合中低壓配電網自動化的特點和需要。

2.3 中低壓配電網自動化RTU的PLC實現

可編程序控制器（programmable logic con－troller，PLC）技術經過幾十年的發(fā)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(yè)控制的各個領域。用PLC來實現中低壓配電網自動化的RTU功能，能夠很好地滿足RTU的特有的要求。在國內市場，有來自許多著名廠家的PLC產品。這些產品從簡單到復雜，都自成系列，可以滿足不同應用的特殊要求。大多數中低檔次的PLC產品，都包含有離散點輸入和輸出（點數的多少可以依據應用情況增減）、模擬采樣輸入、時鐘、通信等功能。利用這類PLC的現成功能，可以方便地實現中低壓配電網自動化的 RTU功能。使用PLC的離散輸入點來實現遙信、用PLC的離散輸出點來實現遙控、用PLC的模擬采樣輸入來實現遙測、用PLC的通信功能來實現和主機的通信。完成這些功能，都無需額外的硬件，只需根據開關房的實際情況，對PLC進行簡單編程即可。不僅如此，利用PLC的模擬輸出功能，甚至還可以實現配電網的遙調。例如調節(jié)調壓變壓器的變比，調節(jié)靜止無功補償設備的電壓、電流相角等。

這樣一種基于PLC的中低壓配電網自動化的RTU實現方案，完全可以滿足中低壓配網自動化的特殊要求。它具有以下特點和優(yōu)勢：硬件結構簡單，完全免維護；規(guī)模可大可小，只需將 PLC的擴展模塊連接在一起，就可以實現遙控點、遙信點、遙測點的增加；抗惡劣環(huán)境；高可靠性；編程實現各種功能，免硬件調試；費用低廉。

PLC方案在具體設計時，包括以下幾個步驟：

a）獲取操作點數。了解配電網的基本情況及自動化的具體要求，確定系統(tǒng)需要進行遙控、遙信、遙測、甚至遙調的設備，統(tǒng)計各處配電房需要這4種信號的具體點數。

b）確定通信方案。根據配電網的規(guī)模及分布情況，確定總體設計方案，主要是通信方案的設計和選擇。

c）PLC選型。根據各處各種操作的點數以及所確定的通信方案，選擇恰當型號的PLC 來實現RTU功能。

由于RTU需接受監(jiān)控中心的指令，并上傳配電網、開關柜的信息，所以通信功能是選擇PLC的主要考慮因素。

由于各開關房、開關柜的操作類型、操作點數往往相差很大，因此，PLC是否具有模塊化結構和組態(tài)能力，是否能夠靈活、經濟地組成輸入點、輸出點、測量點（A／D）、調節(jié)點（D／A）的規(guī)?？勺兿到y(tǒng)，是選擇PLC型號的另一個主要考慮因素。

目前，很多廠家的產品，都可以滿足通信以及模塊化的要求。例如，SIEMENS的 S7－214以上系列，三菱的A1S系列，松下的較高級別的PLC系列等。根據具體情況，在一個配網自動化工程中，整個配電網系統(tǒng)可以選用同一個廠家的PLC，也可以根據配電房的具體情況，選用不同廠家的PLC，以利用各廠家PLC的優(yōu)勢和特色。