基于西门子PLC高压配电房电力监控系统

陈健国 ,黄亮

广西机械工业研究院有限责任公司 广西 南宁 530007

摘要：在电网运行的过程中，高压配电房的运行安全性和可靠性至关重要。高压配电房电力监控系统能够有效帮助工作人员对高压配电的运行状态进行实时监控，并对数据进行处理分析，及时帮助工作人员排查出故障问题等，在高压配电中发挥着不可或缺的作用。目前人们生活水平的不断提高，对电力需求也越来越高，对供电质量和安全性不断加强重视，在此环境下，加强对高压配电房电力监控系统的优化十分必要。对此，本文分析了高压配电房电力监控现状，并研究了基于西门子PLC高压配电房电力监控系统，希望有所帮助。

关键词：西门子PLC；高压配电房；电力监控系统

引言：PLC技术是现代工业自动化中的重要技术之一，由于其自身的高效控制性在工业领域内被广泛应用。PLC是一种可用来自动化控制的微处理器，在其中可以储存相应的指令对系统进行控制。在PLC中通常包含着CPU、接口、电源、数据储存等重要功能性部件。PLC的生产厂商有很多，其中西门子是较为著名的生产厂商之一，其所生产的PLC在我国有着广泛的应用，且通常具备标准化较强、体积较小、速度较快、功能性较强等优势，具有较高的可靠性。

1. 高压配电房电力监控现状

在电力行业内，高压配电房是供配电过程中一个必不可少的重要设施，但是以目前的运行情况来看，其在电力监控方面仍然存在一定不足。由于受到我国地域分布不均衡的影响，部分地区的供电基础设施配置较差且配电设施较为落后，还有的地区在供电过程中仍然采用架空线进行，导致其所能覆盖的范围有限。并且，在电力输送的过程中，由于地区偏远等问题导致过程中会损耗较多的功率，甚至还有的地区高压配电房设置不合理导致在整体供电工作中会消耗巨大的能量，造成资源浪费，且效率较低的问题。对高压配电房的电力监控是保证供电稳定性和安全性的重要措施，但是由于受到地域经济发展等限制，对距离较远的供电情况进行监控存在较大的难度，且电力监控系统通常控制能力较差，难以实现精准的检测，智能化的监控系统尚没有在大范围内普及。另外，在高压配电房供电的过程中难免会出现故障情况，只有及时排查出故障并加以解决才能保证供电效率并降低损失，但是目前仍有部分电力监控系统难以对故障进行高效、精准的检测，导致故障维修会消耗过多的时间，造成较大的损失。

2. 基于西门子PLC高压配电房电力监控系统
   1. 控制方案

基于西门子PLC高压配电房监控系统在确定控制方案时首先需要考虑的就是其监控的精准度和可靠性。在可编程控制器的作用下，不仅要实现对高压配电房的主板控制，还要加强对远距离传输的控制，这两个主要的部分各有各的功能，且在连接方式和工作模式上都各不相同，但二者可以在固定的通信规约下实现同步进行，完成高效的通信和监控工作。在高压配电房电力监控系统当中，还需要采用特定的处理器对监控到的信号进行处理，以此还能够实现同时处理多个电路信号的功能。在控制系统当中，处理器要与检测单元相互连接，通常采用总线进行连接的方式提高传输的效率和准确度[1]。在对所监控的内容进行信道编码时，通常也采用同样的处理器，通过软件编程的形式将不同的信号进行分组，使其能够免受PLC在高压状态下的干扰，保证编码的准确性。

2.2调制解调功能

在高压配电房监控系统运行过程中能否保证信号精准传输调制解调功能是关键。基于西门子PLC高压配电房电力监控系统主要对其调制解调功能进行三方面的设计。首先是设计监控系统的电路，利用窄带OFDM进行调制，尽可能地保证信号传递过程中的频段衰减较小，并且在这基础上，PLC的信道频率的衰减也会较小。其次就是利用混频接收技术和变频调制技术相结合，采用频率较高的放大器，以此保证电力监控系统能够对于信号具有较高的敏感度，能够有效避免干扰，对信号实现高效接收。另外，还要加强信号双向通信技术的应用，使接收到的信号不仅可以在PLC信道中进行还能够同时在复合电路中完成，提高信号接收的精准度。除此之外，还要加强对FFT运算的技术优化，这是调制解调中的核心环节，在这一过程中能够实现处理器之间的数据传输和交换，使整个系统线路中的数据能够实现高效传输且确保精确度。

2.3通信规约

为了避免在电力监控系统中的信号识别和传输出现错误，还应该加强对通信规约的应用。基于西门子PLC高压配电房电力监控系统通常可以采用DNP3.0通信公约，这种类型的通信公约开放性较强，因此也在我国具有较高的使用覆盖率。在该通信规约的应用下，可以有效使传输节点之间相互连接，与此同时，每个单独的节点还能够与多个不同地址之间实现多点通信。另外，通信规约还具有较强的主动传输功能，在通信规约的应用下，子站即使没有接收到相关的指令也可以主动对信号进行发送和传输，以此能够提高监控系统数据信号传输的效率[2]。通信规约还有一个优势就在于其不容易受到客观因素的干扰，无论其是什么设计形式和型号等，都具有较强的灵活性，且在后期应用的过程中可以便于不断改进。在通信规约的应用下，高压配电房电力监控系统可以有效进行远距离检测和对故障数据进行监测等工作，提高电力监控系统的质量和效率。

2.4可靠性

高压配电房工作通常处于较为复杂的环境下，且外界对其运行的影响较多，监控系统在其中的信号很容易受到干扰，尤其是作为整个系统的重要控制器的PLC极其容易受到电流的干扰。在电力监控系统运行的过程中，其稳定性和可靠性对于系统功能的发挥都具有重要的作用，能够有效保证信号传输的稳定性和监控结果的准确性等。根据以往的工作经验可知，在电力监控系统当中，最容易造成干扰的就是隔离开关和断路器，在系统运行的过程中，隔离开关会在一瞬间爆发出巨大的电弧，在电弧作用下整个电路会出现突然的震荡，进而会对系统中的其他线路造成严重的影响。为了避免这些干扰因素影响电力监控系统的工作效率和精确度，必须加强对整个系统的多方面设计。整体来说，为了缓冲开关量变化产生的瞬态电流，系统应增加设置压敏电阻，提高系统对瞬态能量的抵抗能力。在这种系统作用下，即使遇到电压突然升高的情况，系统也能够瞬间开通压敏电阻，将其中大量的能量释放出来。在电压恢复正常后，压敏电阻能够自行感受到系统内部的电压情况，进而电阻电压会加速上升，相当于将整个电路切断，既能够保证系统运行的可靠性，又能够不影响其他设备的稳定运行。在压敏电阻的作用下，高压配电房电力监控系统的抗干扰能力会有所加强，保证信号的高准确度和高效率传输，同时对系统起到保护作用。

结论：综上所述，高压配电的安全性和可靠性对于整个电网运行来说至关重要，而对其电力监控也是其中不可或缺的环节。由于西门子PLC在使用过程中的特点及优势，重点研究基于西门子PLC的高压配电房电力系统监控。为了保证监控系统的信号传输效率和信号识别的精准度，需要从控制方案、调制解调功能、通信规约、可靠性等方面加强设计，进而提高电力监控系统的工作效率和精准度，更好地监控和控制高压配电工作，为电网运行稳定性打下基础。

参考文献：

[1]刘民. 基于OPC技术的电力监控系统网络安全风险预警[J]. 信息技术,2022,(04):180-187.

[2]罗步升. 电力配电房设备状态远程自动监视的研究[J]. 科技与创新,2017,(21):73-74.杂志邮寄地址：广西南宁市西乡塘区高新二路3号，陈先生收，收件人电话：[phone]