PLC技術(shù)在供電控制系統(tǒng)改良中的應(yīng)用

陳小兵

（江門市新會成人中等專業(yè)學(xué)校，廣東 江門529100）

0 引言

在供電系統(tǒng)這個重要的用電場合，有許多重要的用電設(shè)備，對電力要求比較高，通常要求24h不間斷通電。當(dāng)發(fā)生斷電情況時，整個供電系統(tǒng)就會發(fā)生混亂和損失。供電系統(tǒng)的情況比較復(fù)雜，因而提高整個供電系統(tǒng)的自動化水平，保證運(yùn)行可靠性極為重要。本文結(jié)合工作實(shí)際選用合適的空氣斷路器并利用自動化控制給出一個較好的方案。

本供電系統(tǒng)的供電設(shè)備由1＃、2＃2臺變壓器組成（圖1），要對供電設(shè)備進(jìn)線控制就必須選擇合適的空氣斷路器，該系統(tǒng)選用國際著名品牌——施耐德公司的產(chǎn)品，MT10H1／4P R1000（2只）、MT08H1／4PR630。施耐德 Masterpact MT 采用最新技術(shù)，除容易安裝、用戶界面友好、操作方便、設(shè)計(jì)容易（抽出式、選擇性、低維護(hù)）外，還具有體積優(yōu)化、內(nèi)置通訊和測量功能的特點(diǎn)，其中H1適用于分?jǐn)喙I(yè)環(huán)境的高等級短路電流或2臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行的電氣系統(tǒng)。

圖1 主電路圖

1 供電方案的設(shè)計(jì)要求

（1）在1＃進(jìn)線、2＃進(jìn)線和聯(lián)絡(luò)柜實(shí)現(xiàn)三合二電氣聯(lián)鎖在任何情況下只能閉合2臺空氣斷路器。

（2）在聯(lián)絡(luò)柜設(shè)置手動、停、自投不自復(fù)和自投自復(fù)4檔轉(zhuǎn)換開關(guān)。

（3）在手動檔時，1＃進(jìn)線、2＃進(jìn)線、聯(lián)絡(luò)柜手動合閘、分閘操作。

（4）在自投不自復(fù)時，實(shí)現(xiàn)如下功能：1）當(dāng)兩變壓器同時正常供電時，1＃、2＃進(jìn)線自動合閘，聯(lián)絡(luò)柜分閘；2）當(dāng)任意一路變壓器斷電時，該變壓器的進(jìn)線開關(guān)分閘，聯(lián)絡(luò)柜自動合閘；3）即使斷電的變壓器恢復(fù)供電，兩市電恢復(fù)供電，聯(lián)絡(luò)仍保持合閘狀態(tài)，各開關(guān)不作自復(fù)。復(fù)電后的該路進(jìn)線開關(guān)不能再自動合閘，需手動按聯(lián)絡(luò)分閘按鈕，聯(lián)絡(luò)分閘，進(jìn)線柜自投。

（5）在自投自復(fù)時，實(shí)現(xiàn)如下功能：1）當(dāng)兩變壓器同時正常供電時，1＃、2＃進(jìn)線自動合閘，聯(lián)絡(luò)柜分閘；2）當(dāng)任意一路變壓器斷電時，該變壓器的進(jìn)線開關(guān)分閘，聯(lián)絡(luò)柜自動合閘；3）即使斷電的變壓器恢復(fù)供電，聯(lián)絡(luò)仍保持合閘狀態(tài)，復(fù)電的該路進(jìn)線開關(guān)不能再自動合閘，聯(lián)絡(luò)自動分閘，該變壓器的進(jìn)線開關(guān)自動合閘。

由上述設(shè)計(jì)要求可以看出，供電設(shè)備根據(jù)要求為兩進(jìn)線一母聯(lián)的工作方式，平時2臺變壓器分列運(yùn)行，當(dāng)任意一臺變壓器失電時，聯(lián)絡(luò)空氣斷路器合閘，另一臺變壓器供應(yīng)全部用電設(shè)備用電。

二次接線圖如圖2～4所示。

圖2 ＃1變壓器進(jìn)線

2 系統(tǒng)控制回路方案設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)，控制方式分“手動操作”和“自動操作”2種，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)SA來選擇工作方式。選擇自動方式時，因傳統(tǒng)的中間繼電器控制已無法滿足如此復(fù)雜的要求，我們決定采用西門子PLC可編程控制器實(shí)現(xiàn)該功能。為了控制成本，沒有選擇昂貴的S7－200可編程控制器，而是采用LOGO！230RC可編程控制器（圖5），該產(chǎn)品有4個功能鍵，可以在電路程序中通過編程的方式設(shè)置為輸入，有4個光標(biāo)鍵、1個ESC鍵和1個OK鍵，同樣也可以在電路程序中進(jìn)行設(shè)置，用于LOGO上的導(dǎo)航，同時具有可靈活擴(kuò)展、無需任何設(shè)備都能現(xiàn)場調(diào)試、檢修方便等特點(diǎn)。因此，我們根據(jù)需要增加了LOGO！DM8 230R模塊（圖5），以滿足多個信號輸入檢測和輸出的要求（本系統(tǒng)共要求10個信號輸入點(diǎn)，6個信號輸出點(diǎn)，而且LOGO本體只帶8個輸入點(diǎn)，4個輸出點(diǎn)）。

圖3 ＃2變壓器進(jìn)線

系統(tǒng)要求可以方便地實(shí)現(xiàn)2種操作方式：“手動操作”即對現(xiàn)場電氣柜上的按鈕進(jìn)行操作?！白詣硬僮鳌笔侵赣?個變壓器進(jìn)線及發(fā)電進(jìn)線失壓或者故障等外部因素引起，通過PLC直接輸出合閘框架開關(guān)等操作。

結(jié)合系統(tǒng)二次接線圖，根據(jù)MT系列框架開關(guān)自身的分合閘要求，我們在系統(tǒng)要求自動操作的時候，將框架開關(guān)分合閘要求的信號輸入至PLC。系統(tǒng)要求的檢測信號有1＃進(jìn)線電源失壓信號、2＃進(jìn)線電源失壓信號、1＃進(jìn)線故障信號、2＃進(jìn)線故障信號、聯(lián)絡(luò)故障信號、1＃進(jìn)線分閘信號、2＃進(jìn)線分閘信號、聯(lián)絡(luò)分閘信號，PLC會根據(jù)設(shè)定要求，作出智能判斷，若能滿足要求，則發(fā)出合閘信號，控制框架開關(guān)的合閘，同時也能輸出其他信號實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控。

PLC各端口功能如表1所示。

圖4 母線聯(lián)絡(luò)

圖5 LOGO！230 RC可編程控制器及DM8 230R模塊

表1 PLC各端口功能表

3 兩進(jìn)線一聯(lián)絡(luò)自動切換程序

下面根據(jù)圖6介紹程序滿足條件動作合閘：

Q1（1＃進(jìn)線合閘）自投自復(fù)、自復(fù)不自復(fù)：聯(lián)絡(luò)分閘I2，聯(lián)絡(luò)無故障I5，1＃變壓器有電I7，1＃進(jìn)線分閘I1，1＃進(jìn)線無故障I4，自投自復(fù)I9或自投不自復(fù)I10。

Q2（聯(lián)絡(luò)合閘）自投自復(fù)、自復(fù)不自復(fù)：2＃進(jìn)線合閘I3，1＃變壓器失壓I7，1＃進(jìn)線分閘I1，1＃進(jìn)線無故障I4，聯(lián)絡(luò)分閘I2，聯(lián)絡(luò)無故障I5，自投自復(fù)I9或自投不自復(fù)I10；1＃進(jìn)線合閘I1，2＃變壓器失壓I8，2＃進(jìn)線分閘I3，2＃進(jìn)線無故障I6，聯(lián)絡(luò)分閘I2，聯(lián)絡(luò)無故障I5，自投自復(fù)I9或自投不自復(fù)I10。

Q3（聯(lián)絡(luò)分閘）自投自復(fù)：1＃進(jìn)線分閘I1，聯(lián)絡(luò)合閘I2，2＃進(jìn)線分閘I3；1＃變壓器有電I7，2＃變壓器有電I8，聯(lián)絡(luò)合閘I2，自投自復(fù)I9。

Q4（2＃進(jìn)線合閘）自投自復(fù)、自復(fù)不自復(fù)：聯(lián)絡(luò)分閘I2，聯(lián)絡(luò)無故障I5，2＃變壓器有電I8，2＃進(jìn)線分閘I3，2＃進(jìn)線無故障I6，自投自復(fù)I9或自投不自復(fù)I10。

Q5（1＃進(jìn)線分閘）自投自復(fù)、自復(fù)不自復(fù)：1＃變壓器失壓I7，1＃進(jìn)線合閘I1，自投自復(fù)I9或自投不自復(fù)I10。

Q6（2＃進(jìn)線分閘）自投自復(fù)、自復(fù)不自復(fù)：2＃變壓器失壓I8，2＃進(jìn)線合閘I1，自投自復(fù)I9或自投不自復(fù)I10。

圖6 程序圖

4 PLC在三合二進(jìn)線回路中應(yīng)用的優(yōu)越性

（1）應(yīng)用PLC之后，供電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝要簡單方便得多，未再出現(xiàn)因繼電器多安裝位置不夠等問題，現(xiàn)在用西門子LOGO！230RC的PLC，體積小，安裝方式是導(dǎo)軌式，更加方便。

（2）之前接好電路二次線和編好PLC程序后，經(jīng)常會出現(xiàn)問題。因工廠出貨率高，客戶要求生產(chǎn)的線路逐漸復(fù)雜，加上生產(chǎn)工人沒經(jīng)過專業(yè)的知識培訓(xùn)，導(dǎo)致接線經(jīng)常接錯線而供電系統(tǒng)無法正常工作，且在檢驗(yàn)過程中需花費(fèi)較長的時間來查明線路。應(yīng)用PLC之后，哪段線路出現(xiàn)故障都能在PLC中顯示出來，從而方便查找更改，大大提高了檢驗(yàn)效率。

（3）在廠檢驗(yàn)或出廠維修都可以在現(xiàn)場調(diào)試編程，編程簡單，操作容易，采用LED顯示，清晰方便。

（4）在PLC中系統(tǒng)程序中設(shè)有故障檢測，大大提高了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

5 結(jié)語

本文研制的三合二進(jìn)線供電控制系統(tǒng)能夠?qū)﹄p路電源的過壓、欠壓和缺相等故障進(jìn)行檢測，可準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)兩路電源間的可靠切換和并列運(yùn)行，具有較強(qiáng)的實(shí)時性，能滿足工業(yè)企業(yè)以及民用一級負(fù)荷場所的需要。該套系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來，工作穩(wěn)定可靠，能實(shí)現(xiàn)不間斷供電，達(dá)到了預(yù)期目的。

在電力負(fù)荷越來越重、人們對供電系統(tǒng)的要求不斷提高的今天，這種三合二進(jìn)線回路必將得到廣泛應(yīng)用。今后三合二進(jìn)線回路的發(fā)展趨勢是轉(zhuǎn)換靈敏、智能化、高精度、高可靠性、低成本、低功耗。