基于Siemens S7系列PLC控制的6 kV備用電源自動(dòng)投入裝置改造

梁 燕

(河南中原大化集團(tuán)公司電氣維修工程公司,河南濮陽(yáng) 457004)

河南中原大化集團(tuán)公司304B變電所采用雙回路供電,兩條6 kV電源進(jìn)線分別來(lái)自公司總變電站6kVⅠ段母線和6kVⅡ段母線,變電所接線方式采用單母線分段,原來(lái)的自動(dòng)控制回路設(shè)計(jì)中采用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器等元件,后來(lái)采用西門(mén)子S7-200可編程控制器對(duì)304B變電所6 kV母聯(lián)備自投控制裝置進(jìn)行了技術(shù)改造。

1 304B變電所6kV母聯(lián)備自投的功能及要求

304B變電所6 kV系統(tǒng)主電路如圖1所示。

對(duì)自動(dòng)投切裝置總的要求是,反應(yīng)迅速,動(dòng)作正確,工作可靠,保證工廠供電的連續(xù)性。具體功能及要求如下。

(1)當(dāng)6 kV 1#電源進(jìn)線失壓或電壓波動(dòng)時(shí),1#電源進(jìn)線跳閘后,6 kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)自動(dòng)合閘,由2#電源給整個(gè)變電所供電。

(2)當(dāng)2#電源進(jìn)線失壓或電壓波動(dòng)至很低時(shí),2#電源進(jìn)線跳閘后,6 kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)自動(dòng)合閘,由1#電源給整個(gè)變電所供電。

(3)兩條電源進(jìn)線同時(shí)發(fā)生低電壓時(shí),自動(dòng)裝置閉鎖不動(dòng)作。

(4)兩條電源進(jìn)線因母線段或負(fù)荷側(cè)短路,被繼電保護(hù)裝置斷開(kāi)時(shí),母聯(lián)開(kāi)關(guān)不能再投入,以防擴(kuò)大事故范圍。

(5)電壓互感器或電壓繼電器一相熔斷器熔斷或者備用電源無(wú)電時(shí),母聯(lián)備自投裝置不動(dòng)作。

(6)對(duì)電源進(jìn)線手動(dòng)操作停電時(shí),母聯(lián)備自投裝置不動(dòng)作。

圖1 304B變電所6kV系統(tǒng)主電路圖

2 S7-200簡(jiǎn)介

S7-200具有緊湊的設(shè)計(jì),良好的擴(kuò)展性,低廉的價(jià)格,可以滿(mǎn)足多種多樣的自動(dòng)化控制需要。我們選用的 PLC的型號(hào)為 CPU224,CPU224模塊有數(shù)字量14I/10O點(diǎn),可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊,具有13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間,30kHz的高速計(jì)數(shù)器6個(gè),還具有PID控制功能,1個(gè)RS485通信編程端口,具有PPI點(diǎn)點(diǎn)通信協(xié)議多點(diǎn)端口(MPI)通信協(xié)議和自由方式通信能力。輸出類(lèi)型為繼電器-干觸點(diǎn),電壓允許范圍5～250VAC,可直接帶220V的負(fù)載,繼電器開(kāi)關(guān)延時(shí)最大為10ms,機(jī)械壽命(無(wú)負(fù)載)為10000000(次)開(kāi)關(guān),大大提高了使用壽命。根據(jù)原供電系統(tǒng)狀況和上述控制要求,改造時(shí)電源進(jìn)線和母聯(lián)的繼電保護(hù)保持不變,僅將母聯(lián)自動(dòng)投入改由PLC控制。將電源電壓的高低或有無(wú),斷路器的分合狀態(tài)和繼電保護(hù)動(dòng)作信號(hào)等輸入PLC,經(jīng)內(nèi)部邏輯處理后輸出開(kāi)關(guān)量去控制相應(yīng)斷路器的分合閘。綜合分析結(jié)果,計(jì)有輸入量11個(gè),輸出量6個(gè)。根據(jù)控制要求,母聯(lián)開(kāi)關(guān)AT T控制電路如圖2示。

輸入信號(hào)、輸出信號(hào)控制描述如表1所示。

3 軟件編程

使用Siemens的編程器PG710,用PC/PPI電纜建立通信(接口為 RS485),就可以與 S7-200CPU建立在線聯(lián)系,對(duì)6kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)的備自投控制進(jìn)行軟件編程,調(diào)試工作。它采用STEP7-Micro/Windows32軟件包,支持32位Windows95/98/NT/2000環(huán)境,利用STEP7-Micro/Windows32可以建立用戶(hù)程序并把它下裝到CPU。PLC控制梯形圖如圖3。

4 進(jìn)線、母聯(lián)斷路器的控制電路

根據(jù)上述系統(tǒng)設(shè)計(jì),分別將6kV 1#進(jìn)線、2#進(jìn)線的PLC控制的跳閘信號(hào)引入斷路器控制回路中,為防止手動(dòng)對(duì)進(jìn)線斷路器進(jìn)行分閘操作時(shí)引起母聯(lián)自動(dòng)投入控制回路誤動(dòng)作,在進(jìn)線的手動(dòng)分閘回路中串入一對(duì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接點(diǎn),設(shè)定為手動(dòng)操作時(shí)該接點(diǎn)接通,同時(shí)在PLC控制的母聯(lián)自動(dòng)投入回路斷路器合閘回路中也串入一對(duì)接點(diǎn),設(shè)定為非手動(dòng)操作時(shí)該接點(diǎn)接通。6kV進(jìn)線和母聯(lián)斷路器的控制原理如圖4所示,其電路如圖5所示。

圖2 ATT控制電路圖

表1 輸入信號(hào)、輸出信號(hào)控制描述

圖3 PLC控制梯形圖

圖4 6kV進(jìn)線和母聯(lián)斷路器的控制原理圖

圖5 6kV進(jìn)線和母聯(lián)斷路器的電路圖

5 結(jié) 語(yǔ)

母聯(lián)備自投控制采用S7-200PLC控制后,控制線路接線簡(jiǎn)單,維護(hù)方便,系統(tǒng)可靠性大大提高,動(dòng)作靈敏準(zhǔn)確,故障率低,保證了化工生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]何報(bào)杏.PLC在備用電源自動(dòng)投切裝置中的應(yīng)用 [J].電世界,2004,(10).