郑州继飞机电设备有限公司

新郑自动化控制柜-继飞机电-保养自动化控制柜 ：

一.配电自动化概念

　　配电自动化是20世纪80年代末，美国等几个工业发达国家发展起来的，中国目前的配电很薄弱，绝大多数为树状结构，且多为架空线，可靠性差，损耗高，电压质量差，自动化程度低，因此加强配电的建设是当务之急，近几年大量进行的城网、农网改造提供了巨大的市场机遇。采用信息技术，对配电系统的安全可靠运行，提高管理水平，降低损耗具有重要意义。

　　目前，配电自动化还没有一个明确的定义。在电力系统一般把这4个方面的内容统称为配电管理系统。事实上，4个方面的内容相互独立运行，它们之间的联系十分密切，特别是信息的搜集、传递、存储、利用是相互影响的。分步骤地从纵向和横向两个方向逐步实施和完善。在供电企业内，它属于一个信息管理系统。

　　二. 配电自动化的应用原则

　　2.1 安全性原则

　　人们生活水平已经越来越高，电力在人们的日常生活中已经是不可或缺的一部分，随着人们对物质生活要求的进一步提高，电力在人们生活中的重要作用已经到了没有电力就难于生活的境地。倘若电力系统发生了问题，就不能正常供电，不仅给人们的生活带来了许多的不方便，而且给社会政治、经济等带来重大影响，曾经莫斯科市的一次大停电就是一个很好的例证。一次在配电自动化的过程中，安全性必须要得到保证，配电自动化一定要遵循安全性原则。这是对人民也是对社会负责。

　　2.2 可靠性原则

　　在配电系统中，在自动化运行管理时，可靠性原则也是要遵守的，这主要是保证用户用电的可靠性。比如在夏天，随着温度的不断升高，空调、电扇已经是人们夏天不得不用的电器，假如供电可靠性不高，这将导致人们在生活中产生中暑等的严重后果。这个可靠性是指供电系统中，要避免配电自动化系统的故障导致用户无法正常用电的情况，这要求配电自动化在运用中一定要做到：选用可靠的设备，要有可靠的网络通信系统，有可靠的设计布局，电源也要可靠。做到了这些，基本上是能够保证配电自动化系统在应用中的可靠性的。

　　2.3 实事求是原则

　　配电自动化系统设备的选用要立足国情，假如选择了严重不符合我国技术情况的设备，那也只会导致设备闲置，浪费我国国家财产的同时，也使得我国的配电自动化发展名不副实。我国配电自动化发展过程中，就存在许多的没有遵从实事求是原则的现象，盲目的照搬照抄国外的先进技术等，背离我国的国情，许多自动化系统设施只能闲置着，实际运行的覆盖率严重不足。

　　2.4 与时俱进，不断完善原则

　　配电自动化在配电管理中的应用是一项庞大而复杂的综合性的工作，内容丰富，对技术的要求非常之高，所以对配电自动化发展要结合时代的发展，一步步推进，不能一蹴而就，这是不现实的，它需要在实际的发展中不断的完善。在设计的过程中，要有规划的循序渐进进行设计，使得配电自动化建设能够逐步完善，并且根据国家电网建设的发展进行变化调整，做到与时俱进。

　　三.配电自动化与配电管理

　　配电自动化系统具有的功能有5个方面，即配电SCADA、故障管理、负荷管理、自动绘图/设备管理/地理信息系统(AM/FM/GIS)和配电应用。同输电网的调度自动化系统一样，配电的SCADA也是配电自动化的基础，只是数据采集的内容不一样，目的也不一样，配电SCADA针对变电站以下的配电络和用户，目的是为DA/DMS提供基础数据。但是，仅仅是配电SCADA的三遥功能，并不能称为配电自动化系统，必须在配电SCADA基础上增加馈线自动化(FA)功能。馈线自动化的基本功能应包括馈线故障的自动识别、自动隔离、自动恢复。考虑到故障的方面和表征之间的关系，故障的判断需要考虑很多的方式方法并分别加以测试，诊断方案应适用于单相接地故障、相—相故障、相—相接地故障和三相故障。使用范围为中性点不接地或小电流接地系统。为了完成DA的功能，配电SCADA除了可以采集正常情况下的馈线状态量，还应对故障期间的馈线状态进行;除可进行人工远程控制，还应对馈线设备进行自动控制，以便实现故障的自动隔离和自动恢复。

　　四.负荷控制与负荷管理

　　负荷控制与负荷管理是为了确保电网工作进行的稳定性，它的主要目的是调控电流。但是这种方法已经不能适应发展需要，现在主要问题是怎样得到用户的肯定。所以，当前应当考虑的问题就是怎样获得用户的肯定并达到有效的输电要求。这要求管理层的权li和义务都应当得到提升，充分意识到自己应当行驶的责任和义务。当前，大多数电力局都拥有流量调控机构，怎样将旧的机构系统充分利用，达到新的标准是要主要考虑的状态之一，并能够提升服务等级，加强管理方面的付出和肯定。

　　五.通信方式的选择

　　配电通信在大范围的使用运行中有重要的作用。因为终端节点的个数的原因，选择和规划上都较多。但是也为选择人员带来了巨大的工作量。面对的方法方案都太多，因为用户都希望用到为有效而价格上为低廉的一种方式。

　　5.1电话线比较传统并且简便，能够在duan时间内实现作业，适合较为低技术的配电系统，因为其性能稳定性较差，所需要的花费也比较小;专线方式的性能和稳定性上都较好，适应高水平的终端要求。

　　5.2无线方式有普通电台和高速智能数传电台两种。普通电台已广泛应用于负荷控制系统中，这种设备花费较少，很便宜，但是同时也无法有较强的可靠性。频点申请无委会控制较严。高速智能数传电台通信速率高，频点可复用，支持X.25协议，有路由选择功能和主动上报功能，保养自动化控制柜，但是价格昂贵，难以普及。

　　5.3光纤通信方式有光端机方式和光接口板方式两种。光纤的特点是能够容纳较大的内容，并且对于干扰信号有阻碍作用，耗费量小，因此，其价格也比较昂贵。光端机方式适合容量大的站点，成本也较高。光接口板的方式将光电转换器直接置入配电终端内，并可以利用编码复用方式多个配电终端设备公用一对光纤，有效地降低了成本。另外，如果多膜光缆能够满足配电系统的距离要求，多膜光缆在价格上为大众接受。光纤通信的发展前景十分可观。

　　5.4开关设备与FTU的配合。配电开关渐渐追求能够自动开启和断电。以改善传统电路依靠人员手动来操作机器的运行和停止的弊端。新的开关在电路上的设置有所不同，具有智能化的特点，并且能够自己发现电路中存在的问题，依靠问题产生的循环变化促使开关自动运行和停止。节省人工工作的时间，为修理赢得效率。用于配电自动化系统的开关设备有两种，一种是自动重合器，它本身具有故障电流的识别能力和操作顺序控制能力。另一种是与FTU一体化的智能负荷开关。采用依靠重合器时序整定的方法实现馈线自动化功能，优点是省略了通信系统的专门使用性，缺点是对于设施要求严格，能够承受较大的电流冲击。

　　六.配电自动化管理系统的实施

　　6.1

规划和建设好配电架、规划和建设好配电架，是实现配电自动化及管理系统的基本条件。用的配网接线有树状，放she状，网状，环网状等形式，其中环网接线是配网常用的一种形式将配电环网化，并将10kV馈线进行适当合理的分段;保证在事故情况下，110kV变电容量10kV主干线和10kV馈线有足够的转移负荷的能力。

　　6.2

加强领导，统筹安排，分步实施、配电自动化及管理系统的开发和应用，是从传统的管理方式向现代化管理方式的飞跃，其涵盖的内容十分广泛，涉及部门诸多，为此，必须加强领导，统一规划，因地制宜，分步实施，以实现jia的投入产出比。

　　6.3

解决好实时系统与管理系统的一体化问题，由于配电自动化(DA)涉及的一次设备成本较大，目前一般仅限于重要区域的配网使用，而AMFMGIS则可在全部配网使用，若使用一体化可通过AMFMGIS系统在一定程度上弥补DA在这方面的不足，故配电自动化及管理系统的实时SCADA和AMFMGIS的一体化颇为重要。

　　6.4

配置合理的通信通道，通信系统信道的选用，应根据通信规划，现有通信条件和配电自动化及管理系统的需求，按分层配置，资源共享的原则予以确定，信道种类有光纤、微波、无线、载波、有线、主干线推荐使用高中速信道，试点项目建议使用光纤。

　　6.5 选择可靠的一次设备，对一次开关设备除满足相应标准外，还应满足配电自动化及管理系统的要求。

　　提高配电自动化系统的应用水平，可以实现：优化配电结构，提高供电可靠性;快速查找、排除电力故障，尽快恢复供电，提高优质服务水平;合理分配电力负荷，降低线路损耗，提高电压水平;大大缩短停电时间，减少人工操作次数;实时记录配电运行状态，为配电生产运行提供决策支持。配电自动化及管理系统具有实时性好，自动化水平高，管理功能强之特点，能提高供电可靠性和电能质量，改善对用户的服务，具有显著的经济优越性和良好的社会综合效益。

一、系统的安装与调试

合理安排系统安装与调试程序，是确保高效优质地完成安装与调试任务的关键。

1、前期技术准备

系统安装调试前的技术准备工作越充分，安装与调试就会越顺利。前期技术准备工作包括下列内容：

(1)熟悉PC随机技术资料、原文资料，深入理解其性能、功能及各种操作要求，制订操作规程。

(2)深入了解设计资料、对系统工艺流程，特别是工艺对各生产设备的控制要求要有了解，在此基础上，按子系统绘制工艺流。程联锁图、系统功能图、系统运行逻辑框图、这将有助于对系统运行逻辑的深刻理解，是前期技术准备的重要环节。

(3)熟悉各工艺设备的性能、设计与安装情况，特别是各设备的控制与动力接线图，并与实物相对照，以及时发现错误并纠正。

(4)在了解设计方案与PC技术资料的基础上，列出PC输入输出点号表(包括内部线圈一览表，I/O所在位置，对应设备及各I/O点功能)。

(5)研读设计提供的程序，对逻辑复杂的部分输入、输出点绘制时序图，一些设计中的逻辑错误，在绘制时序图时即可发现。

(6)分子系统编制调试方案，然后在集体讨论的基础上综合成为全系统调试方案。

2、PLC商检

商检应有甲乙双方共同进行，应确认设备及备品、备件、技术资料、附件等的型号、数量、规格，其性能是否完好待实验室及现场调试时验证。商检结果，双方应签署交换清单。

3、实验室调试

(1)PLC的实验室安装与开通制作金属支架，将各工作站的输入、输出模块固定其上，按安装提要以同轴电缆将各站与主机、编程器、打印机等相连接，检查接线正确，供电电源等级与PLC电压选择相符合后，新郑自动化控制柜，按开机程序送电，装入系统配置带，确认系统配置，装入编程器装载带、编程带等，按操作规程将系统开通，此时即可进行各项操作试验。

(2)键入工作程序

(3)模拟I/O输入、输出，检查修改程序本步骤的目的在于验证输入的工作程序的正确性，该程序的逻辑所表达的工艺设备的联锁关系是否与设计的工艺控制要求相符，程序是否畅通。

调试方法有两种：

①模拟方法：按设计做一块调试板，以钮子开关模拟输入节点，以小型继电器模拟生产工艺设备的继电器与接触器，其辅助接点模拟设备运行时的返回信号节点

②强置方法：利用PLC强置功能，对程序中涉及现场的机械触点(开关)，以强置的方法使其“通”、“断”，迫使程序运行。其优点是调试工作量小，简便，不需另外增加费用。缺点是逻辑验证不全，人工强置模拟现场节点“通”、“断”，会造成程序运行不能连续，只能分段进行。

根据我们现场调试的经验，对部分重要的现场节点采取模拟方式，其余的采用强置方式，取二者之长互补。

4、PLC的现场安装与检查

实验室调试完成后，待条件成熟，将设备移至现场安装。安装时应符合要求，插件插入牢靠，并用螺栓紧固；通信电缆要统一型号，不能混用，必要时要用仪器检查线路信号衰减量，其衰减值不超过技术资料提出的指标；测量主机、I/O柜、连接电缆等的对地绝缘电阻；测量系统专用接地的接地电阻；检查供电电源等等，并做好记录，待确认所有各项均符合要求后，才可通电开机。

5、现场设备接线、I/O接点及信号检查调整

对现场各工艺设备的控制回路、主回路接线的正确性进行检查并确认，在手动方式下进行单体试车；对进入PLC系统的全部输入点(包括转换开关、按钮、继电器与接触器触点，限位开关、仪表的位式调试开关等)及其与PLC输入模块的连线进行检查并反复操作，确认其正确性；

因为只要所有外部工艺设备完好，所有送入PLC的外部节点正确、可靠、稳定，所有线路连接无误，加上程序逻辑验证无误，则进入联动调试时，就能一举成功，收到事半功倍的效果。

6、系统模拟联动空投试验

本步骤的试验目的是将经过实验室调试的PLC机及逻辑程序，放到实际工艺流程中，通过现场工艺设备的输入、输出节点及连接线路进行系统运行的逻辑验证。

对模拟联动空投实验中不能动作的执行机构，料位开关、限位开关、仪表的开关量与模拟量输入、输出节点，与其他子系统的联锁等，视具体情况采用手动辅助、外部输入、机内强置等手段加以模拟，以协助PLC指挥整个系统按设计的逻辑控制要求运行。

7、PLC控制的单体试车

步骤试验的目的是确认PLC输出回路能否驱动继电器、接触器的正常接通，而使设备运转，并检查运转后的设备，其返回信号是否能正确送人PLC输入回路，限位开关能否正常动作。

试验时应特别注意，被强置的设备应悬挂运转危险指示牌，设专人值守。待机旁值守人员发出指令后，PLC操作人员才能强置设备起动。

8、PLC控制下的系统无负荷联动试运转

本步骤的试验目的是确认经过单体无负荷试运的工艺设备与经过系统模拟试运证明逻辑无误的PLC联接后，能否按工艺要求正确运行，信号系统是否正确，批发自动化控制柜，检验各外部节点的可靠性、稳定性。

二、信号衰减问题的讨论

(1)从PLC主机至I/O站的信号衰减值为35dB。

(2)通信电缆采用单总线方式敷设，即由统一的通信干线通过分支器接I/O站，而不是呈星敷设。

(3)分支器应尽可能靠近I/O站，以减少干扰。

(4)通信电缆末端应接75Ω电阻的BNC电缆终端器，与各I/O柜相连接，将电缆由I/O柜拆下时，带75Ω电阻的终端头应连在电缆网络的一头，以保持良好的匹配。

(5)通信电缆与高压电缆间距至少应保证40cm/kV；必须与高压电缆交叉时，必须垂直交叉。

(6)通信电缆应避免与交流电源线平行敷设，以减少交流电源对通信的干扰。

(7)通信电缆敷设要避开高温及易受化学腐蚀的地区。

(8)电缆敷设时要按0.05%/℃留有余地，以满足热胀冷缩的要求。

(9)所有电缆接头，分支器等均应连接紧密，用螺钉紧固。

(10)剥削电缆外皮时，切忌损坏屏蔽层，切断金属铂与绝缘体时，一定要用剥线钳，切忌刻伤损坏中心导线。

三、系统接地问题的讨论

(1)主机及各分支站以上的部分，其接地应用10mm2的编织铜线汇接在一起经单独引下线接至独立的接地网，一定要与低压接地网分开，以避免干扰。系统接地电阻应小于4Ω。PLC主机及各屏、柜与基础底座间要垫3mm厚橡胶使之绝缘、螺栓也要经过绝缘处理。

(2)I/O站设备本体的接地应用单独的引下线引至共用接地网。

(3)通信电缆屏蔽层应在PLC主机侧I/O处理模块处一起汇集接到系统的专用接地网，在I/O站一侧则不应接地。电缆接头的接地也应通过电缆屏蔽层接至专用接地网。

(4)电源应采用隔离方式，即电源中性线浮地，当不平衡电流出现时将经电源中性线直接进入系统中性点，而不会经保护接地形成回路，造成对PLC运行和干扰。

(5)I/O模块的接地接至电源中性线上。

如果现在有个项目，需要MODBUS控制五个变频器，那该怎么办？

也许你会说，这还不简单，把前面的通信程序复zhi五遍不就行了？理论上，这是可行的，但却是不可行的，为什么呢？因为串口在同一时间，只能进行一次数据交互。这个一次，是指一次读或是写操作。这就好比一个很窄的路口，一次只能通过一辆汽车，如果五辆汽车一起通过，势必会引起堵塞，一辆也过不去，但我们需要过五辆怎么办？那就需要交通灯或是交指挥交通，通信也一样，也需要有交通灯或是交，而在MODBUS通信中，就需要我们自己来当交，通过程序控制通信流程，这就是轮询方式。

而MODBUS通信实现轮询，有两个常用的方法。

1 时间间隔法

所谓时间间隔法，就是每个操作分配一个固定的时间，比如第yi秒写入频率，第二秒读取频率，第三秒读取电流，当然，这个时间是要根据实际情况来设置的，我们看一个例子：

图一时间间隔

如图一所示，这是一个BLINK 和计数器两个功能块组成的程序，BLINK产生一个50毫秒的脉冲，而计数器对此脉冲进行计数，因此，计数器的当前计数值CV 也就是图中黄色荧光笔部分，就会从1 到6每隔50毫秒递增一次。这样，就为每一次操作分配了50毫秒的时间。

图二 利用时间间隔触发通信

如图二，红色圆圈部分，当数值等于1的时候，我们写入地址0002，当数值等于2的时候，我们读取103，依次类推。黄色荧光笔部分是触发路径。

2 功能块触发法

功能块触发法，是利用功能块的状态参数来触发下一次通信，也就是我在介绍通信的时候使用的BUSY信号。

图三 利用BUSY信号触发下一次读写

如图三所示，当写入0002通信完成后，利用BUSY信号来触发下一次通信，读取103的值。图中黄色荧光笔的部分，就是触发路径，当上一个通信功能块的BUSY信号产生下降沿的时候，证明这次通信已经完成，以此来触发下一次通信

以上，就是两种常用的轮询方法，它们各有优缺点，的方式就是两者结合。利用时间间隔，这个时间间隔的设置就很讲究，时间太短，可能通信还没完成，时间太长影响效率。而利用功能块的BUSY信号，可以很好解决这个问题，但是，一旦一个环节通信出错，BUSY信号无法给出，就会造成后面的通信无法进行，那么该如何结合呢？那就是用时间间隔来确定从站之间的通信间隔，而同一个从站的读写就用功能块信号触发，这样即使通信有错误，也只是影响一个从站。

我们为每个从站分配30毫秒的时间，安装自动化控制柜，那么轮询10个从站只需要300毫秒，这基本能满足我们的需求，而又能保证每个站的通信时间。因为超过10个从站，就不建议用MODBUS通信了，那样就要考虑使用总线了。而一个从站内部，要读写多次的时候，就用BUSY信号触发。这样，即使一个从站通信出现问题，也不会影响下一个从站的通信。