自动化应用论文范文

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第1篇

关键词：变压器自动化变电站综合自动化系统

1概述

可编程逻辑控制器（PLC）作为新一化的工业控制装置，结构简单、性能全面、可靠性高。其突出的优点是：使用方便，具有杰出的实时功能和强大的通讯能力。在其小小的单元中，包含了强大的功能，使之能够独立地或通过网络分布式系统轻而易举地完成复杂的控制任务，很小的投入即能获得最有效的自动化系统，在工业现场领域深受欢迎，特别是经过特殊模块配置后，可以在保持简单易用的特点的同时大大扩展其应用领域。PLC的体积小，结构紧凑，编程方便，梯形图编程方式面向一般电气技术人员，操作简单，维修方便，易于实现机电一体化，因而在变电站综合自动化中得到了广泛的应用。

中小变电站综合自动化中的自动化设备有：可编程自动化监控装置、可编程变压器自动化屏、可编程微机计量屏、可编程微机线路保护屏、可编程微机同期系统、可编程中央信号屏、可编程电容屏、可编程微机直流电源系统等均应用了PLC为其智能化单元，并且都能够挂网运行，方便地实现遥信、遥测、遥控功能，取代了传统的RTU。本文主要介绍由PLC构成的变压器自动化部分在自动化变电站中的实现。适用于老式变电站的自动化改造及新式变电站的建设。

2变压器自动化的构成方案

在中小型变电站中，一台变压器及其配套设备一般包括：断路器及操作单元、变压器、变压器控制屏、避雷器、差动保护屏、变压器接地系统等。下面以两种情况分别讲述变压器的自动化构成方案。

2.1变压器及配套设备为常规设备

如果断路器及操作单元、变压器、差动保护屏、变压器防雷接地系统等均为不含智能单元及计算机接口的常规设备，那么只需将变压器控制屏部份选用可编程（PLC）变压器自动化屏，就能构成比较完备的变压器自动化系统。其系统框图如图1所示，变电站中控室内的变压器控制屏及其配套设备分别与可编程变压器自动化屏通过电缆直接连接，进行信息交换。中控室或远方的主计算机监控系统通过对可编程变压器自动化屏的监控来实现对变压器的监控，其中的信息交换由主计算机监控系统中的工控机（IPC）与可编程变压器自动化屏中的PLC通过工业现场通讯网络来实现。这种变压器自动化系统一般适用于改造旧站或建设资金规模不大的自动化新站。

2.2变压器及配套设备为智能化设备

如果断路器及操作单元、变压器、差动保护屏、变压器防雷接地系统等均已含有智能单元及计算机接口，那么变压器控制屏部份选用可编程（PLC）变压器自动化屏，就可以非常方便地构成功能强大的变压器自动化系统。其系统框图如图2所示，变电站中控室内的变压器控制屏及其配套设备分别与可编程变压器自动化屏通过工业现场通讯网络与中控室或远方的主计算机监控系统进行信息交换。可编程变压器自动化屏与变压器及配套设备之问仅有极少量的电缆连接，整个系统显得非常简单。

3可编程变压器自动化屏的组成及实现

可编程变压器自动化屏的硬件设备一般包括：PLC，PLC输入/输出信号隔离继电器，近地操作按钮及故障事故指示灯、报警器、智能变压器油温度巡检仪，智能信号测试议，小直流电源，通讯适配器等。其系统框图如图3。软件主要由PLC自动化监控程序和与监控主计算机(上位机)的通讯程序组成。

3.1PLC的选型

从上述的被控对象(变压器)的电气特性看出，这个系统几乎是对开关量进行监控。温度模拟量及信号模拟量均有智能仪表对其监控,智能仪表的输出触点开关量进入PLC，因此PLC只需选用基本模块及通讯模块，而不需特殊模块。接下来应确定PLC输入∕输出点数，统计可编程变压器自动化屏对变压器及配套设备的监控点数，一般输入不超过64点数，输出不超过40点。在实际中我们选用了北京安控科技发展有限公司研制的Rock系列PLC产品：RockE20系列PLC产品。此产品采用先进的16位CPU，配置嵌入式实时多任务操作系统，可实现采集、运算、逻辑、定时、控制、通讯等功能，其单CPU＋扩展模块，可承载32模块，测控500个I∕O点。以RS485或Intranet进行本地扩展，以拨号Modem或GPRS等方式进行远程扩展。该产品采用插拨方式扩展、模块尺寸小巧，安装使用方便、维护简单，具有应用灵活、安全、可靠等特点。

3.2可编程变压器自动化屏的硬件

组成可编程变压器自动化屏的各部件应严格照按电气规范设计、连接。此外，与PLC相连的部份应严格按照PLC厂家技术要求进行设计、连接。

3.3PLC的自动化监控程序

变电站的变压器组成方式不同决定了可编程变压器自动化屏PLC的监控程序的不同。在此以35KV单母线、一台主变压器为例，其开机准备条件及开机程序如图4，停机程序如图5。

3.4PLC与监控主计算机串行通讯的实现

4可编程变压器自动化屏的运行

可编程变压器自动化屏在变压器的自动化运行中处于实时监控的重要位置，它通过输入∕输出信号隔离继电器按变电站变电设备(隔离刀闸、断路器、电压互感器、电流互感器、变压器防雷接地系统等设备)的状态∕控制信号，可编程逻辑控制器(PLC)将上述信号按具体的自动化流程进行实时控制，并与监控主计算机通过网络传递数据。完成变压器的开、停，运行维护与继电保护（过电流保护、电流速断保护、差动保护、瓦斯保护和过负荷保护等）。它不仅使变压器处于闭环自动控制之中，而且使变压器自动化与测控保护系统协调运行，从而使整个变压器处于最佳运行状态。由于PLC自身的特性，每个输入∕输出信号都有指示灯，使得变电站这个信号比较分散的场所维护检修工作变得异常容易。

5结束语

本系统已在我市多个变压器的自动化工程中成功投运。我们发现其处理故障十分容易，既缩短了停电维护时间、运行维护费用又很低。运行中发生诸如变压器的瓦斯继电器触点进水短路、中控室各接触器电触点断线、变压器控制回路等故障均能及时发现、报警与自动进入其处理程序，并能在监控主计算机上集中监视。用PLC构成的应用环境，可以构成满足不同用户或同一用户不同时期对系统的需求，改变系统的组织方式只需重新输入PLC监控程序即可，我们对此相当满意。

参考文献：

1杨士元可编程序控制器编程应用和维修1995年清华大学出版社

第2篇

1.1智能保护与自动化技术

随着自动化技术在电子应用领域的普遍应用，相关的学者对自动化技术的关注度也在提高并对自动化的相关理论知识和操作原理进行了深入探究，而且在深入了解其原理的基础上对与自动化技术密切相关的理论相结合，即将国内外最新的有关控制论、人工智能、计算机技术以及互联网技术等理论综合运用到自动化技术的创新和完善，进而为自动化的保护装置创造智能化的控制特点，同时也是对电子领域整体的安全环境和水平有一定的提高。除此之外，我国依照本国的实际状况对当前自动化技术的发展前景和趋势进行了预测和深入研究，其中对电子应用的整体运行状况也进行了细致观察和广泛讨论，从而提出了适合电子市场未来运营模式的方案。

1.2仿真系统的电子自动化技术

自动化仿真系统在电子企业中占据着非常重要的地位，扮演着非常重要的角色，其能够将计算机技术、网络技术和多媒体技术的最新研究成果与传统电子分析理论结合，是一种非常强有力的方法。相关研究人员通过监测电子负荷及其相关的动态特性，对电子自动化的仿真系统进行了细致研究，从而将实时的电子仿真系统引入自动化技术并建成了具有仿真环境的实验基地。这种仿真系统的构建不仅可以提供大量实验数据，而且还可以对研究人员的测试研究提供一定程度的帮助作用，为其研究的灵活性与智能保护提供基础和条件。

1.3配电网模式中的自动化技术

在配电网模式之中，自动化技术在其网络数字、配网模型、信息配网一体化以及应用软件等方面属于一种创新型的技术突破，其中有关数字信号的相关处理技术能够有效提升载波的接受灵敏性，进而使得载波在应用消耗以及路由等方面的技术难题得到有效解决。

1.4人工智能在电子自动化技术中的应用

当下对电子自动化技术进行创新和完善必须要具体问题具体分析，根据现阶段我国电子领域的实际发展需求以及未来趋势，将模糊逻辑以及理论知识等均与电子元件的实践运行和典型故障的确定相结合进行相关的实用性研究。进而才能将电子自动化技术在智能化水平方面的有所提高。与此同时，自动化技术在应用电子领域的实际应用还需要与现代日新月异的电子技术相结合，对各种有关电子的装置和设备进行研究和细致分析。

2自动化技术在应用电子中的设计方案构想

2.1选择自动化技术系统的考虑因素

（1）从电子监测的自动化和远方调度等角度来看，当下的首要考虑因素就是在相关研究进程中要选择带有微机保护功能的综合自动化系统。（2）电子自动化的类型选择以及接线方式总体来说都是相对简单的，其主要内容就是实现继电保护，因此，选择性能可靠且性价比较高的智能化的开关是比较合适的做法，从而才能将常规的继电保护取消。（3）与集中监测与远方调度进行比较后可以发现，自动化技术选型主要包括两种形式，一是集中式，另一种是分散式，其中的分散式是指分散在开关柜中的集散系统内。

2.2自动化技术的相关设计原则

自动化技术广泛应用于人类生产以及生活的各个方面，它能通过一定的技术装置和设计策略使得在应用电子的发展中减少人工干预，甚至做到没有人工干预，从而节约人力资源的配备并相应提高工作效率和经济效益。但是，自动化技术的应用不能采取随意化的态度和原则，因此自动化技术在应用电子方面的实现和运用也是需要遵循一定的原则的。（1）自动化技术的主接线方式应该按照原来的设计方案进行并在单线的系统图中将监测以及控制系统的有关设备型号进行明确标注，其中相关设备数量的增加以及型号的变更也要随时关注并予以记录。其次，对于那些需要利用计算机监控系统进行远程操作开关时，在实践操作中一定要采取能够进行远程分闸以及合闸的自动型开关，此外，开关的状态也要记录到计算机监控系统的操作开关之中。（2）在对低压自动开关进行型号选择的时候，应该最大程度的多选择一些辅助接点，而且对于继电保护的相关系统而言，继电保护系统的设计要优先考虑变压电站的综合性自动化技术。（3）对于控制回路的相关设计也要根据相关规定以及现实需求进行考量。对于信号回路设计来讲应注意以下两点：第一，计算机监测与控制系统在进行设计时必须要有合闸以及分闸继电器的输出接点，合并连接到开关柜的合分闸开关或着在按钮上就可以进行远方合分闸操作；第二，计算机监测与控制系统的合分闸继电器，接点与开关柜上合分闸开关之间应设计手动与自动转换开关。

3结语

第3篇

关键词：csc2000变电所综合自动化应用

1概述

新区110kv变电所座落在资兴市新市区境内，是即将兴建的程江口(装机2×1250kw的并网点)，担负着城区生活及主要市办工矿企业负荷供电任务。从诸多因素来看，新区变电所的建设及所起的作用、意义都十分重大，因此，我们按无人值班变电所的要求，作为窗口变电所来建设。在设备无油化、布置清晰化、建筑美观化、场地绿化化等方面都进行了新的尝试，并采用了目前国内较先进的四方公司csc2000变电所综合自动化系统。

2变电所基本情况

主变压器两台总容量40000kva，型号为sfsz7-20000/110有载调压变压器；110kv间隔6个、35kv间隔8个、10kv间隔8个；工程分期实施，近期规模如下：

2.1设有载调压主变压器1台，容量为20000kva，型号为sfsz7-20000/110。三绕组电压等级为110kv/35kv/10kv，其容量比为100/100/110。

2.2主变压器35kv进线间隔一回，连接于主变压器和现有35kv变电所主母线之间，原有35kv出线4回。

2.3110kv间隔4个，其中110kv母线分段兼旁路母联间隔占2个，出线间隔2个，分别对应于联网和程江口电站。

2.4主变压器10kv进线1回连入现有10kv供电母线，10kv出线4回(现有)。

3变电所综合自动化实施的指导思想

通过模拟量，状态量的采集、管理、统计，准确真实地反映现场设备实际运行情况，以比较完善的“四遥”功能，为值班人员创造如临现场的运行条件，并达到各类设计技术规范的要求。

4csc2000变电所综合自动化系统

csc2000变电所综合自动化系统，按分层分布式的设计指导思想，把系统分为变电所层和间隔层，采用模块化结构，间隔层装置一一对应于所内一次设备(如一台主要变压器间隔、一条出间隔)，对35kv及以下电压等级，装置分别安置在各开关柜上，且集保护、测量、控制、远动、通信等功能于一体，各装置相互独立，独立完成各自功能，仅仅通过所内通信网互连，以实现各装置相互间的通信以及同变电所层的当地监控装置，远方监控装置及工程师站的通信。

4.1新区变电所csc2000的系统配置

新区变csc2000的系统配置图1。

4.1.1所内通信网用双绞线敷设而成总线形网，考虑变电所二期工程及远期规模，能够很灵活地在网上增加各间隔层装置；

4.1.2当任一部分装置有故障时只影响局部的可靠性；

4.1.3所内二次电缆大大减少，使安装、维护工作量简化并节省投资；

4.2所内通信网

4.2.1ccs2000系统采用总线形网，其主要优点有：

4.2.1.1网内各楼层地位平等，任意两节点之间可以直接通信，可设置多个主站。新区110kv变电所设有当地监控主站1个，远动主站2个(扩频通信和载波通信各一个)，工程师站1个。

4.2.1.2组态灵活、扩展性好、网上增加或减少接点非常方便，任一接点的投入或退出都不影响其他接点的正常通信；站增接点可以设在任意地点，原有接点移动集团不经网络初始化文件作任何改变；特别重要的是，对继电保护动作等重要信息设有优先权，在最短的时间内及时响应。

4.2.1.3可靠性高，总线形网不像星形网那样有一个中央控制接点而形成可靠性的瓶颈，也不像环形网那样，每一条信息都通过多个接点的转换，中间任一接点失效应会中断通信同时，总线形网对全网通信中断的两种可能情况也给予了充分考虑：

其一，每个接点都采用耐磨型的脉冲变压器隔离，使网络的总线为无源的电缆，从而大大降低了总线上的故障几率，同时也大大提高了通信网的抗干扰能力。

其二，每一接点网络连接处采用一小型继电器，能在检测到该接点异常时自动脱离网络，从而避免了由于该通信媒介而使全所通信中断的可能。另外，在双绞线敷设时，用pvc管穿管保护，避免了双绞线的侵蚀及小动物的损伤。

4.2.2网络的通信媒介

csc2000系统可用光缆和电缆作为通信媒介，新区110kv变电所采用了对称双绞线电缆，同光纤相比，电缆可任意支接而连成总线，且造价低，施工和维护方便，除110kv装置及公用部分安装在控制室内，35kv装置安装在各自的开关柜上，距离不是很远，完全能满足双绞线在300m范围内正常通信的要求，况且，双绞线在网络中仅仅是无源电缆，较好地解决了抗干扰问题。因此，双绞线用作通信媒介比较适中，从投运至今已近几个月，运行情况基本稳定。

4.2.3媒介占有控制方式

csc2000系统采用csma/cd(载波监听多路访问/冲撞检测)的控制方式，即各接点在发送信息之前先侦听总线是否空闲。如果空闲就发送的“先听后讲”的竞争方式，并采用随着网络的繁忙程度自动调整随机等待时间，使2个及以上等待发信的接点在发现网络空闲时发信，避免引起冲撞，同时，为了提高发现冲撞率，采用了若在某一接点发现网上不仅有自己的信息，还有别的信息时就停止发送。过一个随机时间后再竞争的方式。

csma/cd是网上各接点共同遵守的通信原则，它有效地减少了信息冲撞机会。

4.3装置功能及应用

4.3.1csl-216装置用于35kv及以下电压等级的出线间隔集保护、控制、测量、通信。在实施中，我们在该装置上安装了本出线间隔内断路器，隔离开关小车的位置状态，远方操作闭锁(开头柜上装有远方/就地切换开关)等遥信量6个；一相电流，有功、无功功率，有功、无功电能等遥测量5个；开关及各种保护压板的遥控量等(包括zch和dpjh)7个。

4.3.2csl-164b装置用于110kv线路保护，除具有距离、零序、三相一次重合闸外，还有共用的故障录波插件，并执行和反应保护压板的遥控、遥信及保护定值区切换的遥调命令。

4.3.3csl-231a装置用于110kv主变压器保护，其保护配置与常规保护相同。但它是一个多cpu保护、cpui用于主保护(差动)，cpu2～4分别用于高、中、低侧后备保护，且配有专用的故障录波插件，能反映保护压板的投退状态，并执行保护压板的遥控和保护定值区切换的遥调命令。实施中，我们配置了两套cst-231a，一套用于主保护，另一套用于后备保护，这样，既满足了主保护与后备保护完全分开的反措要求，又能互为备用。

4.3.4csi-200a数字式断路器控制装置适用于单路器及其周围隔离开关的控制，具有遥信功能和对遥控对象的可编程控制，以满足断路器和隔离开关的顺序操作。实施中，我们在该装置上安排了15个遥信量，9个遥控量(每个110kv出线间隔)。

4.3.5csi-301a装置：数定式断路器控制装置用于主变压器各侧断路器及其隔离开关的控制，除具备csi-200a装置功能外，还能反应主要分接开关位置并执行主变压器有载调压的遥控命令。实施中，我们在该装置上安排了38个遥信量，19个遥控量。

4.3.6csd12a、csd21a、csd22a装置：数字式综合采集装置，用于各模拟量，开关量的采集，我们分别在装置安排了62个遥侧量，28遥信量。

4.3.7csm100a装置：当地监控网络主站，主要功能为：

a.收集各间隔层装置上送的网络信息；

b.将网络信息转换成与后台机约定协议所要求的格式；

c.与后台机配合完成“四遥”功能；

d.驱动事故音响和预告音响

实施中，在发出事故音响预告音响时，驱动语言报警系统，利用清晰明了的话语，告诉值班员当时发生的事件。

4.3.8csm300a远动网络主站主要功能为：

a.收集间隔层装置上送的网络信息；

b.将网络信息转换成标准远动规约所要求的格式，并传输到远方监控站；

c.接受远方监控站的命令，完成“四遥”功能；

d.驱动事故音响和预告音响。

实施中，我们采用了扩频、载波两个通道，利用cdt规约进行传输。

4.3.9工程师站主要用于保护定值的调整和修改，并对专用录波网送来的事故信息进行图形、波形、数据分析。

4.3.10当地监控站以清晰的画面和准确及时的数据、文字提示，告诉值班员设备的运行情况，同时，值班员通过键盘或鼠标完成各项操作，是整个变电所的枢纽和核心。

软件采用nspro1.2版本

4.3.11yqx-110装置的电压切换箱，用于110、35、10kv母线tv二次电压切换，本期未用。

4.3.12scx-11b装置：三相操作箱。

新区110kv变电所共设置“三遥”量676点，其中遥信387点，遥测160点(其中电能量30点)，遥控129点，基本上准确而真实地反映了设备实际运行情况。

5评价

csc2000系统自投运四个多月以来，运行情况良好，各类技术数据基本满足要求。

具体指标为：

5.1模拟量测量精度：≥98.9%。

5.2遥信量正确动作率：≥98%。

5.3遥控正确率：≥99%。

5.4遥测传送延时：＜2s。

5.5遥信变化传送时间：＜2s。

5.6遥控、遥调命令传送时间：＜4s。

5.7画面响应时间：＜3s。

6下一步的工作

6.1建立消防报警及自动灭火系统。

6.2完善防误操作功能，csc2000系统的操作软件，利用遥信量和遥测量为判据，在人为地设置闭锁条件下，可对作对象加以控制，从而实现倒闸操作的顺序化。但操作对象仅限于具有遥控功能的操作元件，因而不能解决对所内所有一次设备的防误操作。应利用国内已有成功的运行经验的微机防误装置，有机地与csc2000系统结合起来，从而完善防误操作系统，达到“五防”功能要求。

6.3解决接点抖动问题：大量的遥信量取源于各种类型的开关接点，而这些开关接点基本上长时间处于“通”或“断”的某种状态，而使接触面滋生氧化膜。一旦从一种状态转入另一种状态，则极易出现状态不变的假像而造成严重后果，故应利用220v光耦取代现有24v光耦，以提高氧化的击穿电压，从而正确反映接点的位置状态。