谈谈中低压配电网自动化及PLC的实现

城市中低压配电网是电力系统的重要组成部分，是城市建设的重要基础设施。

变电配电运行问题

低压配电网就是我们日常所说的电能，居民生活用电和工业用电，它的电压等级为0.4kV，即三相交流380V和单相220V，三相交流380V也称为动力电，220V也称为市电。随着科学技术的发展，实现中低压配电网的自动化已成为电力系统发展的趋势。中低压配电网作为输配电系统的最后一个环节，实在现自动化的程度与供用电的质量和可靠性密切相关。为此，本文特对中低压配电网自动化的必要性及实在现方案作简单的讨论。

1实现中低压配电网自动化的必要性

1.1实现中低压配电网自动化是进步人们生活质量、发展国民经济的要求

在现代社会中，供电质量的好坏，不仅反映一个国家或地区人们的生活质量、水平和投资环境的好坏，更是影响经济发展的重要因素，它决定着产业发展的方向、规模。实际上，信息时代的到来，要求不中断供电的计算机设备越来越多，给供电提出了更高的要求。停电或限电会导致减产，而忽然的停电则会危害工厂的重要设备。只有实现中低压配电网的自动化，才可能最大限度地进步供电质量，满足人们日常生活工作与生产的需要。

1.2实现中低压配电网自动化是电力企业自身发展的需要

实现中低压配电网自动化，可进步供电的质量和可靠性。实现中低压配电网自动化，可减少故障次数，缩小事故范围，缩短事故时间，为恢复供电、快速分析、诊断、报告事故原因提供有效的依据。

实现中低压配电网自动化，可以进步整个电力系统的经济效益：减轻维护职员的劳动强度；减少操纵职员；增强电力系统的免维护性；有利于进步设备的安全和健康水平，延长使用寿命。

实现中低压配电网自动化，可以进步整个电网的治理水平。主要包括：为电力系统计算机治理自动、正确、及时地提供更为详尽、丰富的数据和信地方、任何用户的计划停电、供电；可以方便、直观地监控全局内各个用户的用电、供电情况，实现总体控制。

2中低压配电网自动化方案

2.1电力系统自动化现有方案的比较

中低压配电网（主要指开关站、开关房、开闭所）的自动化和变电站的自动化具有一定的相似性。因此，分析一下变电站自动化的实现方法，对于正确确定中低压配电网自动化方案具有重要意义。

变电站自动化系统由5个部分组成：主站、远方终端单元（re mote terminal units，RTU）、线路传感器、远方控制SF6或真空开关、通讯电缆。其中，RTU装置位于变电站现场，可以自动采集各种开关状态量（远信）、模拟量（远测），并经专用通道传递到监控中心的主站系统；有的RTU还可以按监控职员的意图和指令执行特定的远控操纵，并将操纵结果返送监控中心主站系统。

从变电站RTU可以实现的功能来看，变电站的自动化包括3个方面的内容：远信、远测、远控。除此之外，有的系统还可以根据远测的结果实现电能量总加功能。与此相应，变电站自动化系统可以分为两类：一类只实现了远信、远测的功能，即传统的SCADA系统；而最新的SCADA系统则属于另外一类，它应该可以实现所有“三远”功能。这两类系统对应着电力系统自动化的不同阶段和水平。

2.2中低压配网自动化的应用特点

中低压配网自动化系统由主站、远方终端单元（RTU）、线路传感器、远方控制SF6或真空开关、通讯电缆等五个部分组成。中低压配电网自动化的应用有自己不同的特点：

传统的变电站RTU在功能上偏重远信、远测，但中低压配电网的自动化对象（开关房、开闭所和配电房）数目繁多，开关操纵频繁，更注重远信、远控功能。

中低压配电网的自动化对象遍布城市、农村等各种不同环境，被不同层次的用电治理职员（包括农村电工）所操纵。更要求其具有安装灵活、易操纵、免专业维护、抗恶劣环境等特点。

应用于中低压配电网的RTU，在功能上应具有模块化结构，在硬件上要越简单、越可靠越好。最好是同一套简单硬件，只要简单进行一下设置，就可以满足不同场合、不同规模的要求。

由此可见，有必要开发新型的、不同于传统结构的RTU，以适合中低压配电网自动化的特点和需要。

3RTU功能的PLC实现

RTU功能的PLC实现包括硬件实现和软件实现两个方面。

3.1硬件实现方面

在硬件方面，主要存在PLC的电源如何提供，PLC如何实现长间隔的通讯，远控、远信、远测、远调如何具体实现等题目。

由于PLC都有配套的专用电源模块，因此在设计RTU时，主要应考虑电网断电后PLC的供电题目，通常以配置充电电池的方式解决。

一般PLC的通讯模块只具有短间隔的通讯能力，固然有些公司为PLC提供配套的组网模块，但通讯间隔也限制在若干千米以内。而配电网的特点是点多、面广，因此，必须借助其它方式以延长PLC的通讯间隔。方法很多，有电话调制解调器方案、专线调制解调器方案、无线方案、寻呼台服务方案、光纤方案等。在同一个配电自动化工程中，可以根据具体情况，采用单一方法，也可以采用多种方法组合。

在RTU的四远操纵方面，由于PLC的电平以及功率容量同操纵设备不可能正好一致，加上有电气隔离的要求，因此，必须增加辅助的电位转换、功率放大、电气隔离等模块和器件。

对于远控，当PLC收到开关指令时，输出点到内部电源的通路被接通或关断，假如直接用输出点的输出电流往操纵开关设备，则功率根本不够。因此，可把PLC的输出点作为一个小功率继电器的激磁电源，以控制该继电器的常开或常闭触点的开合，再由该继电器往控制配电网的配电开关的操纵电源，使配电开关动作，线路或配电设备被投切。PLC可以实现远调功能，但因电网中应用很少，这里不予详述。

3.2软件实现方面

在PLC软件方面，由于PLC以循环扫描和中断两种方式来执行程序，因此为了完成所有RTU功能，PLC软件应包括：循环扫描执行的主程序；通讯程序（接收和发送报文）；收到报文分析程序；上发报文产生程序；输进点电平中断扫描程序；操纵执行程序（远控、远信、远测等）。实践证实，采用恰当的编程技巧，以上各种题目都可以得到圆满解决。

4结论

实现我国中低压配电网自动化，是进步供电质量、用电可靠性和进步电力企业自身水平的需要。利用PLC来实现中低压配电网的RTU功能，具有简单、可靠、易用等特点，是一个比较有应用远景的实现方案。