PLC技術(shù)在高壓開關(guān)柜電氣控制改造中的應(yīng)用

劉茂騁

摘 要：PLC技術(shù)是由計算機控制和電氣自動控制技術(shù)高度整合產(chǎn)生的一個高科技產(chǎn)物，自從它誕生以來，以強大的控制功能和高運算及數(shù)據(jù)處理能力，具有極強的可靠性、安全性和靈活性，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、電力能源、化工、環(huán)境、醫(yī)療等各個領(lǐng)域，為人類的發(fā)展和科技進步作出了杰出的貢獻。近些年來，隨著PLC技術(shù)的迅速發(fā)展及人們對PLC認知的提高，PLC技術(shù)在高壓電網(wǎng)輸配電設(shè)備控制及相關(guān)領(lǐng)域得到大面積的推廣應(yīng)用。它極大地提高了輸配電自動控制系統(tǒng)的簡捷性、安全可靠性，數(shù)據(jù)處理能力，給該領(lǐng)域使用者們運維操作和數(shù)據(jù)處理帶來極大的方便，給高壓輸配電設(shè)備維修人員日常維修帶來極大便捷，大大減輕了輸配電維修人員維修工作量，本文就此闡述PLC控制技術(shù)在高壓開關(guān)柜繼電保護中具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);高壓開關(guān);電氣控制;運用

配電間是任何企事業(yè)單位的核心重要場所，它的任務(wù)主要是為各企事業(yè)單位起變電和配電電力配送的重任，它的安全性、可靠性、經(jīng)濟性和合理性將直接影響到相關(guān)單位人身財產(chǎn)安全和經(jīng)濟效益。通常一個配電間從建設(shè)投運使用，其使年限少則十多年，多則幾十年。隨著配電間使用年限的增加，變電和配電設(shè)備的各類故障就會日益增多，會嚴重危及企業(yè)的供電安全，最終影響企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟效益及人身安全，因此對配電設(shè)備維修保養(yǎng)，設(shè)備更新，確保其安全可靠運行尤其重要。

通過對公司10KV高壓配電間，3臺雙回路10KV帶高壓母聯(lián)的KY28型老式高壓開關(guān)柜原繼電器——接觸器控制系統(tǒng)進行PLC改造后，極大地提高了高壓開關(guān)柜運行的可靠性、安全性，大大地減少維修量及故障率，使用及操作維修更便捷，使采集數(shù)據(jù)更加真實有效。由于PLC控制器性能良好、干擾性強，通訊設(shè)施齊全，改造使用至今取得非常好的效果。現(xiàn)就改造內(nèi)容及相關(guān)技術(shù)交流如下，同時對PLC技術(shù)在輸配電工程設(shè)備及其自動化控制中的運用進行探究。

1 高壓供電一次接線方式

該配電間為雙回路10KV 供電，一路為10KV 烏新1號線，另一路為興和線，共設(shè)烏新1號線高壓進線開關(guān)1只，編號為1001（1ZK）;設(shè)興和1線開關(guān)1只，編號為1002（2ZK），設(shè)10KV主母聯(lián)開關(guān)1只，編號為1000（3ZK）。正常供電時，兩路電源分列運行，互為備用。當一路進線電源因故停電時，另一路電源便自動投運，確保停電回路設(shè)備的正常供電。當停電回路的電源恢復供電時，母聯(lián)開關(guān)再自動斷開?；謴椭琳９╇娔Ｊ健Ｒ陨限D(zhuǎn)換模式改造前由各自高壓開關(guān)自帶的繼電器——接觸器控制模式的電控系統(tǒng)人工實現(xiàn)操作，費時費力停電時間長，影響范圍大，見一次線路圖。

2 雙回路高壓進線開關(guān)柜二次控制電源的改造

原有1001（1ZK）1002（2ZK）1000（3ZK），3只高壓開關(guān)進線開關(guān)柜二次回路控制電源為雙回路接觸器——繼電器控制系統(tǒng)。該類系統(tǒng)切換時間長，靈敏可靠性差;在使用過程中，由于繼電器——接觸器需24小時通電運行，加上配電間內(nèi)供電電壓均偏高，尤其是夜間電壓更高，經(jīng)常致使繼電器——接觸器線圈燒壞造成上述高壓開關(guān)誤動作。為此，在此次PLC控制系統(tǒng)改造中，選用高性能、高可靠性，快速切換的ATS雙電源自動切換開關(guān)：

1）克服接觸器的繼電器控制系統(tǒng)中經(jīng)常因繼電器線圈燒壞而造成誤動作;2）克服切換時間長、安全可靠性差，不能遠程操控和顯示等缺點;采用ATS雙電源控制器后實現(xiàn)雙電源間的瞬間切換，極大地提高了控制電源的安全可靠性。同時ATS雙電源自動切換控制器還帶有通訊接口，可以實現(xiàn)對此開關(guān)的遠程操控，遠程顯示、缺回路報警等功能。大大地提高了控制電源雙回路切換的安全性和可靠性。

3 10KV三相進線電壓的檢測

高壓供電系統(tǒng)對三相電源進線電壓的檢測要求極高，高壓進線一旦欠壓和缺相，將會導致負荷側(cè)供電企業(yè)三相設(shè)備的損壞，造成嚴重的經(jīng)濟損失，因此其客觀存在的重要性不言而喻。為此高壓配電設(shè)備在成品制造和設(shè)計中均設(shè)有三相電壓檢測和欠電壓和失壓保護裝置，一旦進線電壓缺相或進線電壓額定值低于一定的范圍，高壓開關(guān)便自動分閘，實現(xiàn)保護。老式高壓開關(guān)柜中此套保護系統(tǒng)均采用電壓類繼電器，通過人工機械設(shè)定方式來實現(xiàn)欠壓和失壓檢測和保護，進線電壓指示也為老式指針式電表。缺點：電壓檢測數(shù)據(jù)無法傳輸、自動存儲和打印保存;人工機械設(shè)定精度不高，用電壓繼電器檢測欠壓和失壓也常因繼電器線圈常年吸合造成損壞、還有繼電器觸頭常年外露極易氧化，且極怕震動，經(jīng)常造成誤動作，危及供電安全。為此我通過選用高可靠性PLC模擬量電壓檢測輸入輸出變送器，進行全面改造，實現(xiàn)對2路高壓進線電壓的測精確測量、精確指示，精確設(shè)定，且通過PLC通訊端口實現(xiàn)終端遠程檢測顯示、存諸、打印和欠壓和失壓分閘事故記錄顯示報警等功能。

4 10KV高壓電流檢測

高壓供電系統(tǒng)的電流檢測均采用電流互感器取樣，指針式電流表顯示的傳統(tǒng)測量方式。該方式雖然直觀，但精度低，無法實現(xiàn)遠程傳送、監(jiān)控和實時記錄及保存。為此選用高可靠性PLC模擬量電流輸入輸出變送器，實現(xiàn)對高壓進線電流的實時精確測量、實時精確指示，遠程記錄、實時遠程傳送打印保存等功能。讓值班人員和管理者隨時了解公司的用電狀況，隨時獲取公司用電負荷數(shù)據(jù)，為公司的生產(chǎn)經(jīng)營和經(jīng)濟分析提供第一手資料。

5 高壓供電回路一、回路二和母聯(lián)開關(guān)的聯(lián)動操作與控制

在老式二次回路電控制系統(tǒng)中，高壓回路一、回路二和母聯(lián)開關(guān)間的聯(lián)動控制操作全為接觸器——繼電器控制系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)中采用接觸器——繼電器數(shù)量、品種、規(guī)格繁多，經(jīng)常發(fā)生因繼電器或接觸器觸頭接觸不良造成不動作的情況;還因三個高壓開關(guān)之間安全保護要求極高，任何一個開關(guān)都不能發(fā)生誤動作，否則將會造成重大的安全事故。多年來為此更換大量相關(guān)的接觸器——繼電器。為了解決此類問題，我選用西門子S7系列PLC對該控制系統(tǒng)進行全面改造，選用一個PLC 代替幾十個繼電器，利用PLC強大的控制功能，實現(xiàn)了控制功能的集約化，拆除柜內(nèi)原有的各類繼電器或接觸器，大大地節(jié)約了原控制柜內(nèi)的安裝空間，使柜內(nèi)更簡潔，更清爽。利用PLC強大的運算顯示功能、通訊功能，可通過觸措屏全面實現(xiàn)開關(guān)控制的遠程操作、遠程監(jiān)控、遠程指示，對3高壓開關(guān)的分、合閘狀態(tài)、操作頻次、故障記錄全面實現(xiàn)自動化控制和顯示。

6 結(jié)語

隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展和PLC編程控制器的廣泛使用，這將會給各類工業(yè)、能源、化工各類產(chǎn)業(yè)的自動控制系統(tǒng)帶來質(zhì)的飛躍，促進了電氣控制工程及其自動化控制的自動化程度，同時大大提高了其安全性可靠性，也節(jié)約了大量的工業(yè)原材料成本，也提高了工作效率。為操作人員帶來方便，給運維人員快速維修帶來便捷，同時也促使企業(yè)設(shè)備操作人員和運維人員加強學習，提高業(yè)務(wù)水平，通過自學和培訓主方式讓更多的人掌握PLC技術(shù)方面的知識，并通過大量的PLC 技術(shù)應(yīng)用，讓企業(yè)設(shè)備管理和維修實現(xiàn)科學化系統(tǒng)化，并構(gòu)建設(shè)備管理和維修信息數(shù)據(jù)庫，來全面滿足現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)的發(fā)展需求。

參考文獻

[1]王恒，王曉巖，王小健，等.一種基于PLC的高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)控系統(tǒng).

[2]柯亞龍.一種PLC控制的高壓開關(guān)柜綜合測控系統(tǒng).