摘要：本文介绍PLC和EDA9033在低压配电智能监控系统中的应用，利用现场控制站PLC的I/O接口控制低压配电回路中的接触器，并采集接触器的状态（断开/吸合）；EDA9033采集各低压配电回路的电流、电压、功率因素、有功功率、无功功率等重要电参量。PLC通过RS-485总线与EDA9033通讯，并把各配电回路的运行状态数据和电参量数据送中央控制室的上位机处理，同时执行中央控制室发来的编码控制指令。
关键词：PLC，EDA9033，低压配电，远程终端设备单元（RTU）, 接触器。
The Utilization of PLC and EDA9033 in Low-voltage Power Distribution
Abstract: The article presents the utilization of PLC and EDA9033 in intelligent supervising and controlling of low voltage power distribution. It uses I/O interface of PLC in field station, controls the contacts in each electrical loop and collects their status of being contacted or out of contacted. The EDA9033 collects all electrical parameters of each low voltage power loop, such as current, voltage, factor of power, useful power, useless power, etc. Through RS-485 bus, the PLC communicates with EDA9033, gets all electrical parameters or status, and sends to superior computer of center control room to manage. At the same time, it receives and follows the coded instruction sent from superior computer.
Keywords: PLC, EDA9033, the distribution of low voltage power, remote terminal unit (RTU), contact.
1． 引言
现代科技的发展对低压配电系统运行的可靠性及其智能化管理提出了更高的要求，而计算机技术、通信技术、微电子技术飞速地发展，促使智能化低压电气管理系统应运而生，并将成为未来低压配电系统的发展趋势。智能型低压配电系统最大程度利用了数字时代的技术成果,它以现有的断路器、接触器、继电器等为控制基础,结合新型的智能电力仪表、监控模块、现场监视器件和后台监视器件、网络I/ O ,实现配电主回路和各分路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电量等电参数的实时监测,对控制电器的分合进行控制和监视[1]。同时,配合通信网络和各种完善的远程监控软件,从而实现对低压配电系统的“四遥”功能：遥测、遥控、遥信、遥调。本文将介绍如何用EDA9033采集各参量数据，以及如何用PLC的I/O接口控制与检测低压配电回路中的接触器来实现低压配电系统智能化管理。
2． 可编程控制器（PLC）
可编程控制器(PLC)是60年代末在继电器控制系统的基础上开发出来的，经过30多年的发展，其功能和稳定性已经相当完善。现代的PLC产品集数据处理、程序控制、参数调节和数据通信为一体，可以满足对工业生产进行监视和控制的绝大多数应用场合的需要[2]。
可以用PLC来实现中低压配电网自动化的远程终端设备（RTU）功能，能够很好地满足RTU的特有的要求，使用PLC的离散输入点来实现遥信、用PLC的离散输出点来实现遥控、用PLC的模拟采样输入来实现遥测（本文所介绍的遥测工作主要由EDA9033电参量采集并送PLC处理）、用PLC的通信功能来实现和主机的通信[3]。完成这些功能，都无需额外的硬件，只需根据开关量的实际情况，对PLC进行简单编程即可。这种基于PLC的中低压配电网自动化的RTU实现方案具有以下特点：硬件结构简单，完全免维护；规模可大可小；只需将PLC的扩展模块连接在一起，就可以实现遥控点、遥信点、遥测点的增加；抗恶劣环境；高可靠性；编程实现各种功能，免硬件调试；费用低廉。
3． EDA9033三相工频交流电参数数据采集模块
EDA9033是一种具有广泛应用前景的全数字化三相工频交流电参数数据采集模块，该模块使得计算机采集三相交流电参数的数据变得十分容易，同时简化了系统，可靠性也得到了提高。它可用来测量三相三线制或三相四线制电路中的三相电压、电流的真有效值、有功功率、无功功率、功率因数及累计电量等三相工频交流电电参数的采集，同时利用其自身的RS-232或RS-485串行通信接口可以方便地和PLC或微型机进行联网[4]。利用EDA9033可在各种工业控制和电力系统中替代过去的电流、电压、功率因数和电量变送器以及测量这些变送器输出信号的模拟量输入模块,并可降低系统成本,方便现场布线,提高系统的可靠性。
EDA9033的电压量程为10～500V，电流量程为1～20A，同时该模块可正确测量满量程1.5倍的输入值，超过满量程1.5倍的输入则不能正确测量，超过10倍的满量程值将导致模块损坏。根据这些特点，选择模块量程时应该选择与模块标称电压、电流值相近的模块，并留有一定的富裕量，同时量程也不能选择过大，否则将使模块的测量精度降低。EDA9033模块自身的电压和电流测量范围并不宽, 因此, 将该模块应用于高电压、大电流的电力系统时，应根据电力系统的主接线及二次接线形式另配相应的测量用电流互感器。
4． PLC和EDA9033在低压配电中的应用设计
下面以武汉汉口江滩公园的低压配电监控系统为例，论述PLC和EDA9033在其低压配电柜中的应用设计。该工程长7公里，宽200左右，公园总面积达150万平方米，园区内用电负载复杂、分散、种类繁多，全线20多个箱式变压器，30多个低压配电室，本文以其中一个配电室为例，重点介绍PLC和EDA9033的应用设计。
4.1 配电主回路的设计
通过低压电缆，把来至箱变低压侧的380/220V市电经隔离开关和断路器后引至开关柜的低压铜母线，然后由低压断路器分成若干支路，在每个分支回路中配置普通三相交流接触器和电流互感器，最后到单相或三相用电负载。每个配电柜共计14个三相配电回路，单个配电柜的容量约150KVA，每个分支三相回路约10KW，其配电柜的配电系统图如图1所示。
由配电系统图知，所有三相配电回路的电流大于EDA9033的量程（20A），在配电设计时为每个配电柜配置了15个互感器，L0为配电柜的总电流检测互感器，其变比为250/5，L1-L14为14个分支回路的电流检测互感器，变比为30/5；KM1-KM14为控制分支配电回路接通的三相接触器，型号为LC1-40A 220VAC。
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4.2 电参量检测单元的选择
本工程选择15个EDA9033电量采集模块（山东力创科技有限公司研发生产），分别检测配电柜的总电流和各分支回路的电流、电压、功率因素等电参量。该模块采用电磁隔离和光电隔离技术使得电压输入、电流输入及信号输出三方完全隔离,从而保证了测控系统的安全；输入信号每通道采样速率为4kHz(交流采样)，输入响应时间(模块内数据更新率)为250ms(同步测量)；隔离电压为1KV DC；采用RS-485二线制输出接口时，具有+15kV的ESD保护功能，而采用RS-232三线制时，具有±15kV的ESD保护能力；通讯速率(bps)可在1200、2400、4800、9600、19.2k中选择；具有双协议通讯功能，即同时具有ASCII码格式和十六进制格式通讯协议；当指令为ASCII码格式时，与NuDAM、ADAM等模块兼容，适合于微机编程接口；指令为十六进制格式时，适合于单片机编程接口，过载能力强，可正确测量满量程1.5倍的电压或电流信号。
EDA9033可通过INIT协议选择端的悬空或接地来分别选择采用ASCⅡ码协议或是十六进制LC-01协议，其中ASCⅡ码协议适用于微机编程接口，十六进制协议适用于单片机编程接口，EDA9033的数据格式为1位起始位0、8位数据位和1位停止位。EDA9033与PLC经RS-485总线通讯，最大通信距离为1200米，RS-485最多允许32个EDA9033挂在同一总线上（如采用中继器，可达256个模块连到同一网络），其接线图如图2所示。在将EDA9033模块安装入网前，应对其进行配置，并首先应将模块的波特率与网络的波特率设为一致，同时应使各模块的地址无冲突。
4.3 PLC的选择
PLC方案在具体设计时，包括以下几个步骤: ①获取操作点数。了解配电网的基本情况及自动化的具体要求，确定系统需要进行遥控、遥信、遥测、甚至遥调的设备，统计各处配电房需要这4种信号的具体点数。②确定通信方案。根据配电网的规模及分布情况，确定总体设计方案，主要是通信方案的设计和选择。③PLC选型。根据各处各种操作的点数以及所确定的通信方案，选择恰当型号的PLC来实现RTU功能。
该工程选用了GE公司的Versa Max PLC，此款PLC是GE Fanuc Automation推出的新一代控制系统，其设计新颖，通用性强，结构紧凑，模块化设计，支持热插拔、配置灵活，经济实用，为自动化系统提供功能强大的系列产品。
Versa Max 是具有“三合一”功能的系列，它既可以作单独的PLC，具有可接受产品的价格和性能优势；又可以作为I/O组站，通过现场总线受控于其它主控设备，如GE Fanuc90-70，90-30以及第三方PLC，DCS或计算机系统；还可以由多台PLC组成的分布式大型控制系统，支持Modbus, DeviceNet, Profibus-DP, Ethernet, ASI, Genius总线等通信协议。Versa Max产品为模块化和可扩展结构，构成系统可大可小，为现代开放控制系统提供了一套通用的，便于实施应用，经济解决方案。Versa Max 是GE公司按照独一无二思想，“Six SIGMA”原则（国际著名质量管理理念）进行设计制造。“Six SIGMA”意味着应用全面的研究与开发，分析众多用户要求，符合严格质量标准。Versa Max PL完全满足UL，CUL，CE，Class I Zone和Class I Division2等国际标准。其CPU模块以梯形图、顺序功能图、指令语句等多种方式编程，支持高数计数器HSC、脉宽调制PWM输出、脉冲串输出、浮点运算、PID运算。同时还具有强大的诊断功能，通过内置的PLC和I/O两个故障表，清晰的指出故障时间、部位和内容，内置RS232，RS485接口，并且每个端口都支持SNP、MODBUS和Series I/O协议，其中Series I/O能进行ASCII读写、Modem自动拨号。
本工程每两台配电柜选用一台PLC的CPU单元，2个32路I/0
