S7-300-PLC-在变电站直流系统中的应用

电力管理总公司胜利电器有限责任公司1SIEMENSSIMATICS7-300PLC在变电站直流系统中的应用胜利油田有150多座变电站，承担着胜利油田整个油区、社区及东营区部分居民的用电，油田电网的安全运行对于保证原油产量持续上产和居民的安居乐业起着至关重要的作用。从目前来看，油田变电站的控制和管理来看还是处于落后的状况，与国外和一些先进省市相比具有很大的差异。对于直流系统，自动化监控程度低，大部分的变电站直流系统控制方式简单，多为人工控制和调节，而电池也多为铅酸电池，需要专门直流工进行维护。在管理水平上，变电站的设备管理记录和统计都是值班人员填写报表进行汇报。随着电子技术和通讯技术的飞速发展，变电站微机保护的成功改造，对直流系统的安全运行也提出了更高的要求。所以必需对直流系统进行改造和完善。向无人化监控管理发展，以达到减员增效和提高自动化管理水平的目的。AEUD-WIII全自动智能免维护直流屏采用模块化设计、数字化控制，智能化程度高。该直流电源具有先进的系统监控功能，着重电池在线管理、接地选线、“四遥”通讯、告警显示和事故追忆等功能进行开发，使得系统安全性、可靠性更高。该系列全自动智能免维护直流屏采用SEIMENS公司生产的OP170B型人机界面,该监控模块具有结构紧凑、显示分辨率高、可靠性高、寿命长等优点。通过人机界面可以完成整流模块启动，充电状态显示，查看报警信息，手动电池巡检，绝缘监察、接地选线、报警试验、报警复位等直流屏的所有操作，并能显示直流屏的原理图及各个运行参数和各种故障信息。控制模块采用S7-300系列模块，进行数字和模拟信号的采集及输出。电力管理总公司胜利电器有限责任公司2一、控制要求①整个系统实现了数字化控制、电压调节等都可由PCC通过软件实现，提高了系统运行的可靠性。②大屏幕液晶显示屏，汉字菜单驱动，在线帮助，操作简单方便；③智能化的电池管理，主、浮充自动转换，手动和自动实时监控电池状态。④接地选线功能，实时监控母线和支路绝缘状况。⑤完善的告警处理及事故追忆功能，全面掌握系统运行状态。⑥完善的“四遥”功能，监控中心能够监控直流系统。二、硬件系统构成根据以上要求，我们开发研制了孤北电厂集中控制室直流控制系统。系统配置如下：1、PLC配置变电站直流监控系统的PLC采用SIEMENS的S7-300系列模块，根据系统要求，PLC总体配置如下：①中央处理模块（CPU）：选用CPU314。②数字量输入模块（DI）：选用SM321,共1块（16点/块）。处理4点输入信号。③数字量输出模块（DO）：选用SM322,共4块（16点/块）。处理56点输入信号。④模拟量输入模块（AI）：选用SM331,共1块（8点/块）。处理8点输入信号。⑤模拟量输入、出模块（AI）：选用SM334,共1块（4点入和2点出/块）。处理2点输入和2点输出信号。2、操作屏配置操作屏采用两个OP170B，一个安装在控制柜，一个安装在监控中心。电力管理总公司胜利电器有限责任公司3三、监控系统软件变电站直流监控系统的软件主要有两部分：显示单元和软件单元。显示单元：主画面、电池巡检画面、电池组电压记录画面、绝缘监察、当前报警画面、历史报警画面、累计运行画面等画面。软件单元：系统时钟读取、整流器控制、电池巡检、绝缘监察、接地选线、限流电阻控制、累计运行时间、当前报警处理、历史报警信息处理、报警试验、(一)、显示单元：操作屏采用工业级人机界面。主要完成下列任务：直流系统运行监控、故障报警、记录和排除提示、参数设置、模拟键盘操作、数据记录处理、累计运行时间等的运行时间和控制。主画面电池巡检电力管理总公司胜利电器有限责任公司4绝缘监察绝缘记录当前报警历史报警（二）、控制软件单元：（只摘录部分功能软件）1、整流器控制给定延时AF1_k1ANF1_k2=DO_k1主充电机给定电力管理总公司胜利电器有限责任公司5ADI_k1JNB_001CALLFB21,DB21_001:NOP0主充电机给定复位ANDI_k1ANDI_k2=L0.0AL0.0BLD102Sfloat_chargeAL0.0JNB_004L0Tug_hm0_004:NOP0AL0.0JNB_005L0Tug_hm1_005:NOP0AL0.0JNB_006L0TDB66.DBD580_006:NOP0主浮充转换A(ODI_k1ODI_k2)JNB_003CALLFB20,DB20_003:NOP02、巡检：能够自动（每天定时）和手动进行电池巡检。（部分程序）每天10点自动电池巡检电力管理总公司胜利电器有限责任公司6A(LMW22L10==I)FPM15.2ANscan_endSscan_start按下面板电池巡检键,手动进行电池巡检A(AF3_bat_scanFPM15.3O(AF3_bat_scanFNM15.4))ANscan_endSscan_start电池巡检开始Ascan_startJNB_001CALLFB23,DB23_001:NOP0电池巡检开始，画面转到电池巡检画面Ascan_startFPM17.4JNB_002L2TMW102_002:NOP0电池巡检结束,复位电池组序号,LMW186L18==I=L0.0AL0.0JNB_003电力管理总公司胜利电器有限责任公司7L0TMW116_003:NOP0AL0.0JNB_004LDB65.DBW100TMW118_004:NOP0AL0.0BLD102LS5T#2SSDT51电池巡检结束,置位电池巡检标志位AT51=L0.0AL0.0JNB_005L0TMW186_005:NOP0AL0.0BLD102Sscan_end电池巡检结束后,进行过、欠压判断Ascan_endJNB_006CALLFB24,DB24_006:NOP03、绝缘监察及接地选线：能够自动（每天定时）和手动进行绝缘监察及接地选线。（部分程序）判断系统时钟是否为9点，若是，则启动自动执行绝缘监察功能A(LMW22L9==I)FPM15.5电力管理总公司胜利电器有限责任公司8Sauto_gnd_chk根据绝缘监察霍尔电压采样值与设定值的大小，判断是否出现不平衡接地，若出现，则启动ANgnd_chk=L2.0AL2.0A(LMW148LMW122I)FPM15.6Sen_unbalanceAL2.0A(LMW148LMW122=I)FPM15.7Ren_unbalance使绝缘监察启动的三种条件，有任何一个满足要求，则开始绝缘监察A(Oauto_gnd_chkO(Aen_unbalanceFPM16.1)O(Aen_unbalanceFNM16.2)O(AF4_gnd_chkFPM16.3)O(AF4_gnd_chkFNM16.4)电力管理总公司胜利电器有限责任公司9)ANgnd_chkSen_chk进行绝缘监察时，进入绝缘监察画面Aen_chkFPM17.5JNB_001L4TMW102_001:NOP0监察完毕，进行监察使能复位AM17.0Ren_chkRgnd_chk监察完毕，进行对地电阻值，电压值记录及进行报警AM17.0JNB_009CALLFB25,DB25_009:NOP04、当前报警及历史报警信息处理：（程序略）故障分类为二级:分为一般故障和致命故障。一般故障包括：当发生此类故障时，仅声光预警，不中断当前操作。根据系统中产生的各种故障实施相关的故障声光报警和记录，此刻显示屏进入故障报警画面，显示故障内容，性质，时刻，按ACK解除声音报警，但故障显示仍然存在，直至解除故障。致命故障包括：当发生此类故障，将禁止所有控制输出，声光报警，在显示屏上显示故障类型、内容、时刻。只有在排除故障，按人工复位键后系统恢复正常工作。普通故障指示（K8）LMW84L1==I=M8.4致命故障指示（K9）LMW84L2电力管理总公司胜利电器有限责任公司10==I=M8.75、显示画面及LED灯指示主充电机运行指示灯（F1）ADI_k1=M6.0=M6.1主充电机直流输出故障闪烁报警控制（故障）A(O(LDB65.DBW202L1==I)O(LDB65.DBW204L1==I))JNB_00fL1TMW52_00f:NOP0蓄电池充电状态显示控制（主充）ADI_batANfloat_chargeJNB_019L1TMW68_019:NOP0蓄电池充电状态显示控制（浮充）ADI_batAfloat_chargeJNB_01aL2TMW68_01a:NOP0电力管理总公司胜利电器有限责任公司11四、结束语变电站直流监控系统自1999年开发后（S7-200系统），2001年进行改进（S7-300系统），至今已近四年，正常运行证明：整个系统设计先进、合理，操作简单，可靠性高，完全符合用户预期的要求，已经在胜利油田得到广泛应用，2002年获得了胜利]油田推广应用项目二等奖，不久将推广应用至其它地区。电力管理总公司胜利电器有限责任公司12集中控制室屏体布置图电力管理总公司胜利电器有限责任公司13直流屏内部布置图