新鄭自動化控制柜-繼飛機電-保養(yǎng)自動化控制柜 ：

一.配電自動化概念

　　配電自動化是20世紀80年代末，美國等幾個工業(yè)發(fā)達國家發(fā)展起來的，中國目前的配電很薄弱，絕大多數(shù)為樹狀結構，且多為架空線，可靠性差，損耗高，電壓質量差，自動化程度低，因此加強配電的建設是當務之急，近幾年大量進行的城網、農網改造提供了巨大的市場機遇。采用信息技術，對配電系統(tǒng)的安全可靠運行，提高管理水平，降低損耗具有重要意義。

　　目前，配電自動化還沒有一個明確的定義。在電力系統(tǒng)一般把這4個方面的內容統(tǒng)稱為配電管理系統(tǒng)。事實上，4個方面的內容相互獨立運行，它們之間的聯(lián)系十分密切，特別是信息的搜集、傳遞、存儲、利用是相互影響的。分步驟地從縱向和橫向兩個方向逐步實施和完善。在供電企業(yè)內，它屬于一個信息管理系統(tǒng)。

　　二. 配電自動化的應用原則

　　2.1 安全性原則

　　人們生活水平已經越來越高，電力在人們的日常生活中已經是不可或缺的一部分，隨著人們對物質生活要求的進一步提高，電力在人們生活中的重要作用已經到了沒有電力就難于生活的境地。倘若電力系統(tǒng)發(fā)生了問題，就不能正常供電，不僅給人們的生活帶來了許多的不方便，而且給社會政治、經濟等帶來重大影響，曾經莫斯科市的一次大停電就是一個很好的例證。一次在配電自動化的過程中，安全性必須要得到保證，配電自動化一定要遵循安全性原則。這是對人民也是對社會負責。

　　2.2 可靠性原則

　　在配電系統(tǒng)中，在自動化運行管理時，可靠性原則也是要遵守的，這主要是保證用戶用電的可靠性。比如在夏天，隨著溫度的不斷升高，空調、電扇已經是人們夏天不得不用的電器，假如供電可靠性不高，這將導致人們在生活中產生中暑等的嚴重后果。這個可靠性是指供電系統(tǒng)中，要避免配電自動化系統(tǒng)的故障導致用戶無法正常用電的情況，這要求配電自動化在運用中一定要做到：選用可靠的設備，要有可靠的網絡通信系統(tǒng)，有可靠的設計布局，電源也要可靠。做到了這些，基本上是能夠保證配電自動化系統(tǒng)在應用中的可靠性的。

　　2.3 實事求是原則

　　配電自動化系統(tǒng)設備的選用要立足國情，假如選擇了嚴重不符合我國技術情況的設備，那也只會導致設備閑置，浪費我國國家財產的同時，也使得我國的配電自動化發(fā)展名不副實。我國配電自動化發(fā)展過程中，就存在許多的沒有遵從實事求是原則的現(xiàn)象，盲目的照搬照抄國外的先進技術等，背離我國的國情，許多自動化系統(tǒng)設施只能閑置著，實際運行的覆蓋率嚴重不足。

　　2.4 與時俱進，不斷完善原則

　　配電自動化在配電管理中的應用是一項龐大而復雜的綜合性的工作，內容豐富，對技術的要求非常之高，所以對配電自動化發(fā)展要結合時代的發(fā)展，一步步推進，不能一蹴而就，這是不現(xiàn)實的，它需要在實際的發(fā)展中不斷的完善。在設計的過程中，要有規(guī)劃的循序漸進進行設計，使得配電自動化建設能夠逐步完善，并且根據國家電網建設的發(fā)展進行變化調整，做到與時俱進。

　　三.配電自動化與配電管理

　　配電自動化系統(tǒng)具有的功能有5個方面，即配電SCADA、故障管理、負荷管理、自動繪圖/設備管理/地理信息系統(tǒng)(AM/FM/GIS)和配電應用。同輸電網的調度自動化系統(tǒng)一樣，配電的SCADA也是配電自動化的基礎，只是數(shù)據采集的內容不一樣，目的也不一樣，配電SCADA針對變電站以下的配電絡和用戶，目的是為DA/DMS提供基礎數(shù)據。但是，僅僅是配電SCADA的三遙功能，并不能稱為配電自動化系統(tǒng)，必須在配電SCADA基礎上增加饋線自動化(FA)功能。饋線自動化的基本功能應包括饋線故障的自動識別、自動隔離、自動恢復?？紤]到故障的方面和表征之間的關系，故障的判斷需要考慮很多的方式方法并分別加以測試，診斷方案應適用于單相接地故障、相—相故障、相—相接地故障和三相故障。使用范圍為中性點不接地或小電流接地系統(tǒng)。為了完成DA的功能，配電SCADA除了可以采集正常情況下的饋線狀態(tài)量，還應對故障期間的饋線狀態(tài)進行;除可進行人工遠程控制，還應對饋線設備進行自動控制，以便實現(xiàn)故障的自動隔離和自動恢復。

　　四.負荷控制與負荷管理

　　負荷控制與負荷管理是為了確保電網工作進行的穩(wěn)定性，它的主要目的是調控電流。但是這種方法已經不能適應發(fā)展需要，現(xiàn)在主要問題是怎樣得到用戶的肯定。所以，當前應當考慮的問題就是怎樣獲得用戶的肯定并達到有效的輸電要求。這要求管理層的權l(xiāng)i和義務都應當?shù)玫教嵘?，充分意識到自己應當行駛的責任和義務。當前，大多數(shù)電力局都擁有流量調控機構，怎樣將舊的機構系統(tǒng)充分利用，達到新的標準是要主要考慮的狀態(tài)之一，并能夠提升服務等級，加強管理方面的付出和肯定。

　　五.通信方式的選擇

　　配電通信在大范圍的使用運行中有重要的作用。因為終端節(jié)點的個數(shù)的原因，選擇和規(guī)劃上都較多。但是也為選擇人員帶來了巨大的工作量。面對的方法方案都太多，因為用戶都希望用到為有效而價格上為低廉的一種方式。

　　5.1電話線比較傳統(tǒng)并且簡便，能夠在duan時間內實現(xiàn)作業(yè)，適合較為低技術的配電系統(tǒng)，因為其性能穩(wěn)定性較差，所需要的花費也比較小;專線方式的性能和穩(wěn)定性上都較好，適應高水平的終端要求。

　　5.2無線方式有普通電臺和高速智能數(shù)傳電臺兩種。普通電臺已廣泛應用于負荷控制系統(tǒng)中，這種設備花費較少，很便宜，但是同時也無法有較強的可靠性。頻點申請無委會控制較嚴。高速智能數(shù)傳電臺通信速率高，頻點可復用，支持X.25協(xié)議，有路由選擇功能和主動上報功能，保養(yǎng)自動化控制柜，但是價格昂貴，難以普及。

　　5.3光纖通信方式有光端機方式和光接口板方式兩種。光纖的特點是能夠容納較大的內容，并且對于干擾信號有阻礙作用，耗費量小，因此，其價格也比較昂貴。光端機方式適合容量大的站點，成本也較高。光接口板的方式將光電轉換器直接置入配電終端內，并可以利用編碼復用方式多個配電終端設備公用一對光纖，有效地降低了成本。另外，如果多膜光纜能夠滿足配電系統(tǒng)的距離要求，多膜光纜在價格上為大眾接受。光纖通信的發(fā)展前景十分可觀。

　　5.4開關設備與FTU的配合。配電開關漸漸追求能夠自動開啟和斷電。以改善傳統(tǒng)電路依靠人員手動來操作機器的運行和停止的弊端。新的開關在電路上的設置有所不同，具有智能化的特點，并且能夠自己發(fā)現(xiàn)電路中存在的問題，依靠問題產生的循環(huán)變化促使開關自動運行和停止。節(jié)省人工工作的時間，為修理贏得效率。用于配電自動化系統(tǒng)的開關設備有兩種，一種是自動重合器，它本身具有故障電流的識別能力和操作順序控制能力。另一種是與FTU一體化的智能負荷開關。采用依靠重合器時序整定的方法實現(xiàn)饋線自動化功能，優(yōu)點是省略了通信系統(tǒng)的專門使用性，缺點是對于設施要求嚴格，能夠承受較大的電流沖擊。

　　六.配電自動化管理系統(tǒng)的實施

　　6.1

規(guī)劃和建設好配電架、規(guī)劃和建設好配電架，是實現(xiàn)配電自動化及管理系統(tǒng)的基本條件。用的配網接線有樹狀，放she狀，網狀，環(huán)網狀等形式，其中環(huán)網接線是配網常用的一種形式將配電環(huán)網化，并將10kV饋線進行適當合理的分段;保證在事故情況下，110kV變電容量10kV主干線和10kV饋線有足夠的轉移負荷的能力。

　　6.2

加強領導，統(tǒng)籌安排，分步實施、配電自動化及管理系統(tǒng)的開發(fā)和應用，是從傳統(tǒng)的管理方式向現(xiàn)代化管理方式的飛躍，其涵蓋的內容十分廣泛，涉及部門諸多，為此，必須加強領導，統(tǒng)一規(guī)劃，因地制宜，分步實施，以實現(xiàn)jia的投入產出比。

　　6.3

解決好實時系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的一體化問題，由于配電自動化(DA)涉及的一次設備成本較大，目前一般僅限于重要區(qū)域的配網使用，而AMFMGIS則可在全部配網使用，若使用一體化可通過AMFMGIS系統(tǒng)在一定程度上彌補DA在這方面的不足，故配電自動化及管理系統(tǒng)的實時SCADA和AMFMGIS的一體化頗為重要。

　　6.4

配置合理的通信通道，通信系統(tǒng)信道的選用，應根據通信規(guī)劃，現(xiàn)有通信條件和配電自動化及管理系統(tǒng)的需求，按分層配置，資源共享的原則予以確定，信道種類有光纖、微波、無線、載波、有線、主干線推薦使用高中速信道，試點項目建議使用光纖。

　　6.5 選擇可靠的一次設備，對一次開關設備除滿足相應標準外，還應滿足配電自動化及管理系統(tǒng)的要求。

　　提高配電自動化系統(tǒng)的應用水平，可以實現(xiàn)：優(yōu)化配電結構，提高供電可靠性;快速查找、排除電力故障，盡快恢復供電，提高優(yōu)質服務水平;合理分配電力負荷，降低線路損耗，提高電壓水平;大大縮短停電時間，減少人工操作次數(shù);實時記錄配電運行狀態(tài)，為配電生產運行提供決策支持。配電自動化及管理系統(tǒng)具有實時性好，自動化水平高，管理功能強之特點，能提高供電可靠性和電能質量，改善對用戶的服務，具有顯著的經濟優(yōu)越性和良好的社會綜合效益。

一、系統(tǒng)的安裝與調試

合理安排系統(tǒng)安裝與調試程序，是確保高效優(yōu)質地完成安裝與調試任務的關鍵。

1、前期技術準備

系統(tǒng)安裝調試前的技術準備工作越充分，安裝與調試就會越順利。前期技術準備工作包括下列內容：

(1)熟悉PC隨機技術資料、原文資料，深入理解其性能、功能及各種操作要求，制訂操作規(guī)程。

(2)深入了解設計資料、對系統(tǒng)工藝流程，特別是工藝對各生產設備的控制要求要有了解，在此基礎上，按子系統(tǒng)繪制工藝流。程聯(lián)鎖圖、系統(tǒng)功能圖、系統(tǒng)運行邏輯框圖、這將有助于對系統(tǒng)運行邏輯的深刻理解，是前期技術準備的重要環(huán)節(jié)。

(3)熟悉各工藝設備的性能、設計與安裝情況，特別是各設備的控制與動力接線圖，并與實物相對照，以及時發(fā)現(xiàn)錯誤并糾正。

(4)在了解設計方案與PC技術資料的基礎上，列出PC輸入輸出點號表(包括內部線圈一覽表，I/O所在位置，對應設備及各I/O點功能)。

(5)研讀設計提供的程序，對邏輯復雜的部分輸入、輸出點繪制時序圖，一些設計中的邏輯錯誤，在繪制時序圖時即可發(fā)現(xiàn)。

(6)分子系統(tǒng)編制調試方案，然后在集體討論的基礎上綜合成為全系統(tǒng)調試方案。

2、PLC商檢

商檢應有甲乙雙方共同進行，應確認設備及備品、備件、技術資料、附件等的型號、數(shù)量、規(guī)格，其性能是否完好待實驗室及現(xiàn)場調試時驗證。商檢結果，雙方應簽署交換清單。

3、實驗室調試

(1)PLC的實驗室安裝與開通制作金屬支架，將各工作站的輸入、輸出模塊固定其上，按安裝提要以同軸電纜將各站與主機、編程器、打印機等相連接，檢查接線正確，供電電源等級與PLC電壓選擇相符合后，新鄭自動化控制柜，按開機程序送電，裝入系統(tǒng)配置帶，確認系統(tǒng)配置，裝入編程器裝載帶、編程帶等，按操作規(guī)程將系統(tǒng)開通，此時即可進行各項操作試驗。

(2)鍵入工作程序

(3)模擬I/O輸入、輸出，檢查修改程序本步驟的目的在于驗證輸入的工作程序的正確性，該程序的邏輯所表達的工藝設備的聯(lián)鎖關系是否與設計的工藝控制要求相符，程序是否暢通。

調試方法有兩種：

①模擬方法：按設計做一塊調試板，以鈕子開關模擬輸入節(jié)點，以小型繼電器模擬生產工藝設備的繼電器與接觸器，其輔助接點模擬設備運行時的返回信號節(jié)點

②強置方法：利用PLC強置功能，對程序中涉及現(xiàn)場的機械觸點(開關)，以強置的方法使其“通”、“斷”，迫使程序運行。其優(yōu)點是調試工作量小，簡便，不需另外增加費用。缺點是邏輯驗證不全，人工強置模擬現(xiàn)場節(jié)點“通”、“斷”，會造成程序運行不能連續(xù)，只能分段進行。

根據我們現(xiàn)場調試的經驗，對部分重要的現(xiàn)場節(jié)點采取模擬方式，其余的采用強置方式，取二者之長互補。

4、PLC的現(xiàn)場安裝與檢查

實驗室調試完成后，待條件成熟，將設備移至現(xiàn)場安裝。安裝時應符合要求，插件插入牢靠，并用螺栓緊固；通信電纜要統(tǒng)一型號，不能混用，必要時要用儀器檢查線路信號衰減量，其衰減值不超過技術資料提出的指標；測量主機、I/O柜、連接電纜等的對地絕緣電阻；測量系統(tǒng)專用接地的接地電阻；檢查供電電源等等，并做好記錄，待確認所有各項均符合要求后，才可通電開機。

5、現(xiàn)場設備接線、I/O接點及信號檢查調整

對現(xiàn)場各工藝設備的控制回路、主回路接線的正確性進行檢查并確認，在手動方式下進行單體試車；對進入PLC系統(tǒng)的全部輸入點(包括轉換開關、按鈕、繼電器與接觸器觸點，限位開關、儀表的位式調試開關等)及其與PLC輸入模塊的連線進行檢查并反復操作，確認其正確性；

因為只要所有外部工藝設備完好，所有送入PLC的外部節(jié)點正確、可靠、穩(wěn)定，所有線路連接無誤，加上程序邏輯驗證無誤，則進入聯(lián)動調試時，就能一舉成功，收到事半功倍的效果。

6、系統(tǒng)模擬聯(lián)動空投試驗

本步驟的試驗目的是將經過實驗室調試的PLC機及邏輯程序，放到實際工藝流程中，通過現(xiàn)場工藝設備的輸入、輸出節(jié)點及連接線路進行系統(tǒng)運行的邏輯驗證。

對模擬聯(lián)動空投實驗中不能動作的執(zhí)行機構，料位開關、限位開關、儀表的開關量與模擬量輸入、輸出節(jié)點，與其他子系統(tǒng)的聯(lián)鎖等，視具體情況采用手動輔助、外部輸入、機內強置等手段加以模擬，以協(xié)助PLC指揮整個系統(tǒng)按設計的邏輯控制要求運行。

7、PLC控制的單體試車

步驟試驗的目的是確認PLC輸出回路能否驅動繼電器、接觸器的正常接通，而使設備運轉，并檢查運轉后的設備，其返回信號是否能正確送人PLC輸入回路，限位開關能否正常動作。

試驗時應特別注意，被強置的設備應懸掛運轉危險指示牌，設專人值守。待機旁值守人員發(fā)出指令后，PLC操作人員才能強置設備起動。

8、PLC控制下的系統(tǒng)無負荷聯(lián)動試運轉

本步驟的試驗目的是確認經過單體無負荷試運的工藝設備與經過系統(tǒng)模擬試運證明邏輯無誤的PLC聯(lián)接后，能否按工藝要求正確運行，信號系統(tǒng)是否正確，批發(fā)自動化控制柜，檢驗各外部節(jié)點的可靠性、穩(wěn)定性。

二、信號衰減問題的討論

(1)從PLC主機至I/O站的信號衰減值為35dB。

(2)通信電纜采用單總線方式敷設，即由統(tǒng)一的通信干線通過分支器接I/O站，而不是呈星敷設。

(3)分支器應盡可能靠近I/O站，以減少干擾。

(4)通信電纜末端應接75Ω電阻的BNC電纜終端器，與各I/O柜相連接，將電纜由I/O柜拆下時，帶75Ω電阻的終端頭應連在電纜網絡的一頭，以保持良好的匹配。

(5)通信電纜與高壓電纜間距至少應保證40cm/kV；必須與高壓電纜交叉時，必須垂直交叉。

(6)通信電纜應避免與交流電源線平行敷設，以減少交流電源對通信的干擾。

(7)通信電纜敷設要避開高溫及易受化學腐蝕的地區(qū)。

(8)電纜敷設時要按0.05%/℃留有余地，以滿足熱脹冷縮的要求。

(9)所有電纜接頭，分支器等均應連接緊密，用螺釘緊固。

(10)剝削電纜外皮時，切忌損壞屏蔽層，切斷金屬鉑與絕緣體時，一定要用剝線鉗，切忌刻傷損壞中心導線。

三、系統(tǒng)接地問題的討論

(1)主機及各分支站以上的部分，其接地應用10mm2的編織銅線匯接在一起經單獨引下線接至獨立的接地網，一定要與低壓接地網分開，以避免干擾。系統(tǒng)接地電阻應小于4Ω。PLC主機及各屏、柜與基礎底座間要墊3mm厚橡膠使之絕緣、螺栓也要經過絕緣處理。

(2)I/O站設備本體的接地應用單獨的引下線引至共用接地網。

(3)通信電纜屏蔽層應在PLC主機側I/O處理模塊處一起匯集接到系統(tǒng)的專用接地網，在I/O站一側則不應接地。電纜接頭的接地也應通過電纜屏蔽層接至專用接地網。

(4)電源應采用隔離方式，即電源中性線浮地，當不平衡電流出現(xiàn)時將經電源中性線直接進入系統(tǒng)中性點，而不會經保護接地形成回路，造成對PLC運行和干擾。

(5)I/O模塊的接地接至電源中性線上。

如果現(xiàn)在有個項目，需要MODBUS控制五個變頻器，那該怎么辦？

也許你會說，這還不簡單，把前面的通信程序復zhi五遍不就行了？理論上，這是可行的，但卻是不可行的，為什么呢？因為串口在同一時間，只能進行一次數(shù)據交互。這個一次，是指一次讀或是寫操作。這就好比一個很窄的路口，一次只能通過一輛汽車，如果五輛汽車一起通過，勢必會引起堵塞，一輛也過不去，但我們需要過五輛怎么辦？那就需要交通燈或是交指揮交通，通信也一樣，也需要有交通燈或是交，而在MODBUS通信中，就需要我們自己來當交，通過程序控制通信流程，這就是輪詢方式。

而MODBUS通信實現(xiàn)輪詢，有兩個常用的方法。

1 時間間隔法

所謂時間間隔法，就是每個操作分配一個固定的時間，比如第yi秒寫入頻率，第二秒讀取頻率，第三秒讀取電流，當然，這個時間是要根據實際情況來設置的，我們看一個例子：

圖一時間間隔

如圖一所示，這是一個BLINK 和計數(shù)器兩個功能塊組成的程序，BLINK產生一個50毫秒的脈沖，而計數(shù)器對此脈沖進行計數(shù)，因此，計數(shù)器的當前計數(shù)值CV 也就是圖中黃色熒光筆部分，就會從1 到6每隔50毫秒遞增一次。這樣，就為每一次操作分配了50毫秒的時間。

圖二 利用時間間隔觸發(fā)通信

如圖二，紅色圓圈部分，當數(shù)值等于1的時候，我們寫入地址0002，當數(shù)值等于2的時候，我們讀取103，依次類推。黃色熒光筆部分是觸發(fā)路徑。

2 功能塊觸發(fā)法

功能塊觸發(fā)法，是利用功能塊的狀態(tài)參數(shù)來觸發(fā)下一次通信，也就是我在介紹通信的時候使用的BUSY信號。

圖三 利用BUSY信號觸發(fā)下一次讀寫

如圖三所示，當寫入0002通信完成后，利用BUSY信號來觸發(fā)下一次通信，讀取103的值。圖中黃色熒光筆的部分，就是觸發(fā)路徑，當上一個通信功能塊的BUSY信號產生下降沿的時候，證明這次通信已經完成，以此來觸發(fā)下一次通信

以上，就是兩種常用的輪詢方法，它們各有優(yōu)缺點，的方式就是兩者結合。利用時間間隔，這個時間間隔的設置就很講究，時間太短，可能通信還沒完成，時間太長影響效率。而利用功能塊的BUSY信號，可以很好解決這個問題，但是，一旦一個環(huán)節(jié)通信出錯，BUSY信號無法給出，就會造成后面的通信無法進行，那么該如何結合呢？那就是用時間間隔來確定從站之間的通信間隔，而同一個從站的讀寫就用功能塊信號觸發(fā)，這樣即使通信有錯誤，也只是影響一個從站。

我們?yōu)槊總€從站分配30毫秒的時間，安裝自動化控制柜，那么輪詢10個從站只需要300毫秒，這基本能滿足我們的需求，而又能保證每個站的通信時間。因為超過10個從站，就不建議用MODBUS通信了，那樣就要考慮使用總線了。而一個從站內部，要讀寫多次的時候，就用BUSY信號觸發(fā)。這樣，即使一個從站通信出現(xiàn)問題，也不會影響下一個從站的通信。