PLC在自动重合闸中的应用

工业企业供电课程报告PLC在自动重合闸中的应用学生姓名：班级学号：任课教师：刘云静提交日期：2011.12.8成绩：目录1.应用背景、现状和意义..............................................12.认识自动重合闸装置................................................22.1重合闸装置的分类..............................................23.传统的自动重合闸装置..............................................43.1电气一次自动重合闸装置的工作原理..............................43.2电气式一次自动重合闸装置示例..................................43.3提出用新的方法来改进传统自动重合闸装置的不足.................64.PLC在自动重合闸控制中的应用......................................74.1对自动重合闸的一些基本要求....................................74.2PLC型号选择及I/O端子分配....................................74.3控制过程流程图分析............................................94.4PLC控制的自动重合闸梯形图设计................................94.4.1工作原理分析.............................................114.4.2时限参数整定.............................................135.梯形图仿真结果...................................................146.结论.............................................................157.心得体会.........................................................16参考文献...........................................................17工业企业供电论文--PLC在自动重合闸中的应用-1-1.应用背景、现状和意义[1-3]近几年来,工业企业对供电可靠性及电能质量的要求越来越高。电网容量和电压等级也不断扩大，电网结构也变得越来越复杂。220kV输电线路，由于其具有电能输送效率高、输送距离较适中等优点，被广泛应用到区域配电网建设中，成为区域经济生产发展的重要能源支柱。电能供电质量水平要求的进一步提高，对电网供电可靠性也提出更苛刻的要求。电力系统中通常采用继电保护装置实现纵联差动保护来快速准确的操作分支运断路器切除输电线路故障或事故分支节点，防止事故的进一步扩大。由于计算机技术的高速发展,一些大型工业企业已实现了对其各级变电站进行远方集中控制,企业内部的分散变电站实现了无人值班。但在实际运行过程中发现，220KV输电线路所发生的绝大部分故障均是临时或者瞬时性的，对于这类瞬时性故障而跳闸的线路,如能在故障消失后迅速恢复送电,则可大大提高供电的可靠性。因此，可以利用自动重合闸装置在线路发生故障通过继电保护装置跳闸后，延时操作断路器重新合闸以恢复输电线路供电，提高输电线路综合供电质量水平。这给自动重合闸装置提供了良好的发展平台。传统的自动重合闸装置由各种继电器及控制开关构成,由于连接导线繁多,继电器的寿命有限,容易发生装置的误动和拒动,影响电力系统的可靠性;其定时单元由机电式或晶体管式时间继电器构成,误差大且调整不方便,影响上下级保护装置动作时限的配合；装置的功能单一,不利于实现电力系统自动化,且体积大,有色金属消耗多,噪音大。PLC是一种性能较好的控制器，在恶劣的工作环境下能可靠地工作，其平均故障时间间隔(MTBF)在5~10000h以上。用PLC实现自动重合闸，可用其内部已定义的各种辅助继电器代替传统的机械触点继电器,通过软件编程方式用内部逻辑关系代替实际的硬件连接线,从根本上简化动作的物理链条。从继电过流保护动作启动开始,仅经过PLC的逻辑处理后就可直接发出重合闸动作信号,动作过程无触点参与。PLC控制方式既克服了使用传统继电器所带来的种种弊端,又兼容传统继电器的设计思想和技术方案。而且PLC构成的自动重合闸装置调试简单,组态灵活,可靠性高,具有扩展性，且具有连线简单,工作可靠,便于调试、调整和维护,可实现远程通讯。因此,PLC构成的自动重合闸装置具有广阔的应用前景。工业企业供电论文--PLC在自动重合闸中的应用-2-2.认识自动重合闸装置[1]自动重合闸装置（ZCH）又称自动重合器，是用于配电网自动化的一种智能化开关设备，它能够检测到故障电流、在给定时间内断开故障电流并能进行给定次数重合的一种“自具”能力的控制开关。所谓“自具”是只重合闸装置本身具有故障电流检测和操作顺序控制与执行的能力，无需附加继电保护装置和另外的操作电源，也不需要和外界通信。当线路发生短路故障时，它按顺序及时间间隔进行开断及重合的操作。当遇到永久性的故障，在完成预定复位才能解除闭锁。若重合失败，则闭锁在分闸状态，把事故区段隔开；当故障接触后，需要手动复位才能解除闭锁。如果是瞬时性故障，则在循环分、合闸的操作中，无论哪次重合成功，则终止后续的分、合闸，并经过一定延时后恢复初始的整定状态，为下次故障的来临做好准备。重合闸装置课按预先整定的动作顺序进行多次分、合闸的循环操作。2.1重合闸装置的分类按照不同的的分类标准，重合闸装置有如下一些分类：（1）按相分类——单相和三相。两者动作原理类似，使用时根据配电网结构不同而进行选择，对于三相中性点不接地系统，一般不宜采用单相重合闸装置，否则造成非三相运行；单相重合器主要用于中性点直接接地系统，允许电气设备作为单相运行。（2）按结构分类——整体式和分布式所谓整体式是指重合闸装置中得断路器本体与其控制部分是密不可分的。整体式重合闸装置采用高压（10KV）操动机头，可用于户外10KV电杆上，无需另外的操作电源，直接由所控制的10KV线路供给；但因为采用高压合闸线圈，对绝缘水平要求高，有时会因绝缘水平难以保证导致线圈发热，匝间绝缘损坏，造成重合闸装置爆炸的事故。所谓分布式是指重合闸装置采用积木式结构，例如本体、操动机构、控制电路是分开的3个部分。分布式重合闸装置采用低电压（220V）操动机构，这样避免了高压电源进行调试的复杂性和危险性，安装、检修都较为方便。（3）按灭弧介质分——油、真空、SF6。工业企业供电论文--PLC在自动重合闸中的应用-3-油重合闸装置出现的最早，运行历史最长，一般采用液压控制。油重合闸装置有两个固有缺点：因油属非自恢复绝缘介质，故其维修较频繁，至少3年需要换油、检修一次；有火灾危险。现在来看其技术相对落后，国内已基本淘汰。真空灭弧室于20世纪60年代用于重合闸装置设计。真空灭弧室的有点是开断寿命长，无需检修，无火灾危险。到了90年代后期，随着真空泡制造技术的飞速发展，真空重合闸装置已逐步成为国内外重合闸装置市场上的主流产品。SF6重合闸装置将干燥的SF6充入密闭的开关本体中，作为开关设备的绝缘和灭弧介质。SF6气体具有极好的绝缘和灭弧性能，但其分解物具有一定的毒性，其本身也是温室效应的主要因素之一，如果泄漏将会对人和环境造成一定的损害，因此做好开关箱体的密封和SF6气体的回收、处理工作。（4）按控制方式分类——液压控制、电子控制液压控制有单液压系统和双液压系统两种。液压控制的主要有点是简单、可靠、经济、耐用，不受电磁的干扰，这些优点对于农村电网和距离配电站较远的设备很有用。液压控制的缺点，是保护特性无法做到足够稳定、精确和快速，选择范围窄，受温度影响较大，特性调整不方便等。电子控制有分立电路和集成电路两种。分立式电子电路与集成式电路相比，其优点是价格便宜，元件耐用，维修简单；其缺点是体积大，功能少，插件多，选择范围窄，调整不便，可靠性差。以集成电路为基础的微机控制于20世纪80年代应用于重合闸装置，其典型产品为英国的ESR型和PMR型重合器。重合闸装置控制所用微机为单片机，其主要优点是体积小，功能强，重合器的分闸电流、分闸次数、操作顺序、分闸时延、合闸间隔、复位时间等特性的整定，都可以简单地在控制箱上通过控制面板整定，使用极为方便，这对改善保护配合，提高供电可靠性，提高运行自动化程度意义很大。（5）按重合闸的控制器安装方式分类①室外就地安装：安装在断路器下面的水泥杠上。②集控态势安装：室内集中控制，安装在集控台内。③集控屏式安装：安装在集控屏内。④10KV配电线路：安装在电杆上，并配有装用电源给重合闸装置供交流220V电源。工业企业供电论文--PLC在自动重合闸中的应用-4-3.传统的自动重合闸装置[3]3.1电气一次自动重合闸装置的工作原理YR--跳闸线圈；YO--合闸线圈；KO--合闸接触器；KAR--重合闸继电器；KM—保护装置出口触点；SB1—合闸按钮；SB2—跳闸按钮（1）电气式一次自动重合闸基本原理的电器简图如图所示。手动合闸时，按下合闸按钮SB1，使合闸接触器KO通电动作，从而使合闸线圈YO动作，使断路器QF合闸。手动跳闸时，按下跳闸按钮SB2，使跳闸线圈YR通电动作，使断路器QF跳闸。当一次电路发生短路故障时，保护装置动作，其出口触点KM闭合，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF自动跳闸。与此同时，断路器辅助触点QF3-4闭合，而且重合闸继电器KAR起动，经整定的时间后其延时闭合的动作触点闭合，使合闸接触器KO通电动作，从而使断路器QF重合闸。如果一次电路上的短路故障是瞬时性的，及经消除，则可重合成功。如果短路故障尚未消除，则保护装置又要动作，KM的触点闭合又使断路器QF再次跳闸，由于一次自动重合闸采取了防跳措施，因此不会再次重合闸。3.2电气式一次自动重合闸装置示例------ARDKMSB2SB1YOYRKARKO保护装置2134QSQF--------------------------+工业企业供电论文--PLC在自动重合闸中的应用-5-WC-控制小母线；SA1-控制开关；SA2选择开关；KAR─DH-2型重合闸继电器（内含KT时间继电器、KM中间继电器、HL指示灯及电阻R、电容C等）；KM1-防跳继电器（DZB-115型中间继电器）；KM2-后加速继电器（DZS-145型中间继电器）；KS-DX-11型信号继电器；KO-合闸接触器；YR-跳闸继电器；XB-连接片；QF-短路器辅助触点(2)电气式一次自动重合闸装置示例1）电气式一次自动重合闸装置的工作原理：线路正常运行时，控制开关SA1和选择开关SA2都扳倒合闸（ON）位置，自动合闸装置投入工作。这时重合闸继电器KAR中的电容C经R4充电，同时指示灯HL亮，表示控制小母线WC的电压正常，电容C处于充电状态。当一次电路发生短路故障而使断路器QF自动跳闸时，断路器辅助触点QF1-2闭合，而控制开关SA1仍处在合闸位置，从而接通KAR的起动回路，使KAR中的时间继电器KT经其本身的动断触点KT1-2而动作。KT动作后，其动断触点KT1-2工业企业供电论文--PLC在自动重合闸中的应用-6-断开，串入电阻R5，使KT保持动作状态。时间继电器KT动作后，经一定延时，其延时闭合的动合触点KT3-4闭合，这时电容C对KAR中的中间继电器KM的电压线圈放电，使KM动作。中间继电器KM动作后，其动断触点KM1-2断开，使指示灯HL熄灭，这表示KAR已经动作，其出口回路已经接通。合闸接触器KO由控制小母线WC经SA2、KAR中的KM