PLC型低壓備自投裝置

摘 要：為了解決因供電公司在進(jìn)行配電室高壓柜和變壓器檢修時(shí)，造成短時(shí)停電，給用戶造成一定損失的問題，供電公司與ABB公司，施耐德公司共同研制了帶有合環(huán)選跳功能的PLC型低壓備自投裝置，該裝置可以做到0秒倒閘，徹底解決了檢修時(shí)短時(shí)停電的問題。該文從低壓備自投裝置PLC的要求、設(shè)備規(guī)范、設(shè)備性能與功能要求以及保修期及售后服務(wù)等四個(gè)方面詳細(xì)介紹了PLC型低壓備自投裝置。與傳統(tǒng)的低壓備自投裝置相比，該裝置引入了可編程控制器（PLC），實(shí)現(xiàn)了0秒倒閘，具有更高的靈活多變性和可靠性。

關(guān)鍵詞：PLC型 低壓備自投 倒閘

中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（c）-00-02

供電公司在進(jìn)行配電室高壓柜和變壓器檢修時(shí)，要先停掉待檢修段低壓母線，再合上低壓聯(lián)絡(luò)開關(guān)，這樣會(huì)造成檢修段母線短時(shí)停電。用戶提出，由于短時(shí)間停電造成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)丟失等問題，要求賠償。為保證供電的可靠性，當(dāng)工作電源失去電壓時(shí)，備用電源由自動(dòng)裝置立即投入，從而保證供電的連續(xù)性，這種自動(dòng)裝置稱為備用電源自動(dòng)投入裝置，簡(jiǎn)稱備自投。傳統(tǒng)的備用電源自動(dòng)投入裝置采用各種繼電器、接觸器、開關(guān)及觸點(diǎn)，根據(jù)不同的運(yùn)行方式構(gòu)成相應(yīng)的備自投回路，其特點(diǎn)是價(jià)格便宜但設(shè)備體積大，開關(guān)動(dòng)作慢，功能較少，接線復(fù)雜，觸點(diǎn)易損壞，改接麻煩，靈活性較差。近幾年普遍采用的是微機(jī)型備用電源自動(dòng)投入裝置，其特點(diǎn)是有完善的故障邏輯判別和可靠的故障響應(yīng)，維護(hù)方便，但一般采用預(yù)制的模式，只能用于典型的進(jìn)線自投或分段自投。隨著現(xiàn)代電力工業(yè)的發(fā)展和電網(wǎng)的建設(shè)改造，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，性能要求越來越高，備用電源自動(dòng)投入裝置的邏輯關(guān)系也越變復(fù)雜。傳統(tǒng)的備用電源自動(dòng)投入裝置和微機(jī)型備自投裝置（即預(yù)制的模式）已很難滿足現(xiàn)場(chǎng)的要求?？删幊炭刂破鳎≒LC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。該裝置采用可編程控制的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用戶指令，用軟件編程實(shí)現(xiàn)確定的邏輯、順序、定時(shí)、記數(shù)、運(yùn)算和一些特定的功能，通過數(shù)字或模擬量的輸入/輸出來控制各種類型的生產(chǎn)過程。相比繼電器控制，具有通用性強(qiáng)，靈活性好，接線簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)，易擴(kuò)展，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，定時(shí)準(zhǔn)確，定時(shí)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，從而逐步取代了傳統(tǒng)的繼電器控制。由PLC構(gòu)成的備用電源投入裝置相對(duì)靈活、多變，可根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，通過編程完成各種復(fù)雜的邏輯和功能，最大限度的滿足不同的現(xiàn)場(chǎng)要求。

1 PLC型低壓備自投裝置介紹

該文從低壓備自投裝置PLC的要求、設(shè)備規(guī)范、設(shè)備性能與功能要求以及保修期及售后服務(wù)等四個(gè)方面詳細(xì)介紹了PLC型低壓備自投裝置。

1.1 低壓備自投裝置PLC總體要求

低壓母聯(lián)柜裝設(shè)PLC型低壓備自投裝置，具備自投、自復(fù)和合環(huán)操作功能。備自投裝置裝設(shè)“自投自復(fù)”、“自投手復(fù)”、“手動(dòng)”、“合環(huán)”、“遠(yuǎn)方就地”五種功能狀態(tài)的位置選擇開關(guān)，裝設(shè)合環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)選掉381、382、345。

1.1.1 自投、自復(fù)功能

自投：一路電源失壓，進(jìn)線開關(guān)延時(shí)t1秒掉閘，母聯(lián)開關(guān)延時(shí)t2秒合閘。時(shí)間整定的原則為延時(shí)掉閘時(shí)間應(yīng)躲過10kV母聯(lián)自投時(shí)間和開關(guān)固有動(dòng)作時(shí)間，建議t1設(shè)定為5秒，t2設(shè)定為0秒。當(dāng)進(jìn)線斷路器因過載或短路故障掉閘時(shí)，應(yīng)閉鎖母聯(lián)斷路器自投。

自復(fù)：電源檢測(cè)有壓時(shí)，母聯(lián)開關(guān)延時(shí)t3秒掉閘，進(jìn)線開關(guān)延時(shí)t4秒合閘。一般情況應(yīng)將“自復(fù)”功能停用。

1.1.2 合環(huán)操作功能

為減少倒閘操作給用戶造成的影響，該裝置具備在合環(huán)電流保護(hù)下進(jìn)行合環(huán)倒閘操作的功能。具體操作方式為將位置選擇開關(guān)打到合環(huán)位置，投入到相應(yīng)的轉(zhuǎn)換開關(guān)位置。

合環(huán)電流保護(hù)定值整定的原則，為降低對(duì)10 kV電網(wǎng)的影響，時(shí)間應(yīng)盡量短，在滿足CT傳變特性的前提下，應(yīng)盡量讓合環(huán)電流保護(hù)動(dòng)作跳開選掉開關(guān)。電流定值設(shè)為400 A，時(shí)間定值設(shè)為0 s。合環(huán)電流小于400 A時(shí)，應(yīng)手動(dòng)拉開選掉開關(guān)。

1.1.3 遠(yuǎn)方控制功能

位置選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)選定遠(yuǎn)方位置時(shí)，本地操作無效，裝置根據(jù)后臺(tái)系統(tǒng)指令進(jìn)行自投狀態(tài)的調(diào)整。

1.1.4 閉鎖

在正常工作狀態(tài)下，兩路低壓主進(jìn)斷路器與母聯(lián)斷路器之間，應(yīng)設(shè)有防止電源合環(huán)的聯(lián)鎖程序，由自投控制裝置實(shí)現(xiàn)；在合環(huán)操作狀態(tài)下，聯(lián)鎖程序可由自投控制裝置解除。

當(dāng)381、382、345斷路器任何一臺(tái)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將處于故障狀態(tài)，在這種情況下任何投入操作都被禁止，但依然可以做分?jǐn)嗖僮?。同時(shí)故障復(fù)位按鈕的紅燈亮，顯示為鎖定狀態(tài)。待故障排除后，首先對(duì)斷路器進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，再用復(fù)位按鈕進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位。按下復(fù)位按鈕后，如果當(dāng)時(shí)無故障，紅燈才自動(dòng)熄滅，恢復(fù)正常。

1.1.5 裝置的要求

PLC型低壓備自投裝置對(duì)裝置的要求包括四個(gè)方面：（1）裝置核心元件（PLC）應(yīng)選用具有成熟運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的國(guó)際品牌或同等檔次產(chǎn)品；（2）裝置中電壓、電流、時(shí)間等繼電器應(yīng)為內(nèi)置的電子繼電器，并應(yīng)與PLC裝置具備相同的可靠性和壽命；（3）裝置應(yīng)具備RS485通訊接口，可滿足多種通訊方式的要求；（4）裝置采用面板嵌入式，安裝在低壓母聯(lián)柜。

1.2 設(shè)備規(guī)范

（1）設(shè)備名稱：0.4 kV PLC型低壓備自投裝置。

（2）設(shè)備規(guī)格：門開孔尺寸：324（寬）×135（高）。

（3）使用環(huán)境條件包括：

海拔高度：≤1000 m；

環(huán)境溫度：-25 ℃～+55 ℃；

相對(duì)濕度：30～95%，無凝結(jié)；

抗震能力：地面水平加速度為0.3 g；地面垂直加速度為0.15 g；同時(shí)作用持續(xù)三個(gè)正弦波、安全系數(shù)為1.67；

最大日溫差：25 ℃；

安裝位置：戶內(nèi)。

（4）使用運(yùn)行條件包括：

額定電壓：交流100～240 V，直流24 V；

最大瞬態(tài)電流：40 A；防護(hù)等級(jí)：IP20；

抗沖擊：147（15 gn）m/s2，11 ms；

處理時(shí)間：1000條邏輯指令需時(shí)1 ms。

通訊：端口類型：RS485，可增加串口適配器；通訊協(xié)議：Mod Bus主/從RTU，ASCII字符模式。

直流輸入特性：輸入通道數(shù)量：14；額定輸入電壓：24 VDC（20.4–28.8 V）；額定輸入電流：對(duì)IO.0和IO.1為11 mA，對(duì)其他輸入IO.1為7 mA；輸入阻抗：對(duì)IO.0和IO.1為2.1 kΩ，對(duì)其他輸入IO.1為3.4 kΩ。

輸出特性：輸出數(shù)量：10；輸出電流：每個(gè)通道：2 A，每個(gè)公共端：8 A；負(fù)載（阻性、感性）：2 A/交流220 V或2 A/直流30 V（最大操作1800次/小時(shí)）；端子絕緣電壓：1500 V AC，1分鐘。

使用壽命：電氣壽命，最小100，000次操作；機(jī)械壽命，最小20×106次操作。

1.3 設(shè)備性能與功能要求

1.3.1 裝置面板元器件布置

PLC裝置面板上共設(shè)置5個(gè)元器件，分別為：功能轉(zhuǎn)換開關(guān)、合環(huán)選掉轉(zhuǎn)換開關(guān)、PLC裝置運(yùn)行指示燈（或液晶屏幕）、故障報(bào)警指示燈及復(fù)位按鈕、電流定值調(diào)整裝置。

（1）功能轉(zhuǎn)換開關(guān)

功能轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置五個(gè)位置：“自投自復(fù)”、“自投手復(fù)”、“手動(dòng)”、“合環(huán)”“遠(yuǎn)方控制”。

（2）合環(huán)選掉轉(zhuǎn)換開關(guān)

為了節(jié)省面板上位置，不設(shè)置選掉壓板，選掉使用轉(zhuǎn)換開關(guān)。轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置三個(gè)位置：“選掉381”、“選掉382”、“選掉345”。

（3）PLC裝置運(yùn)行指示燈（或液晶

屏幕）

（4）故障報(bào)警指示燈及復(fù)位按鈕

（5）電流定值調(diào)整裝置

電流定值調(diào)整裝置面板上，應(yīng)采取可靠措施防止誤操作。時(shí)間定值不設(shè)調(diào)整裝置，但在程序中要實(shí)現(xiàn)可調(diào)。

1.3.2 功能實(shí)現(xiàn)

自投控制裝置主要由可編程控制器（PLC裝置，國(guó)際品牌或合資）、電路板及合環(huán)電流保護(hù)繼電器等組成，根據(jù)采集的開關(guān)量信號(hào)，通過預(yù)輸入程序完成自投相關(guān)邏輯判斷、執(zhí)行分、合閘操作命令，實(shí)現(xiàn)兩路進(jìn)線及母聯(lián)斷路器的電氣聯(lián)鎖、故障掉閘時(shí)的閉鎖、分合閘操作延時(shí)時(shí)間可調(diào)等功能。

自投控制裝置在電源處于任何狀態(tài)下應(yīng)保證穩(wěn)定、可靠。如兩路進(jìn)線均失電，自投控制裝置應(yīng)保持失電前進(jìn)線及母聯(lián)斷路器的分合位置；恢復(fù)供電后自投控制裝置應(yīng)自動(dòng)恢復(fù)失電前的工作狀態(tài)。

當(dāng)進(jìn)線及母聯(lián)斷路器任一臺(tái)出現(xiàn)故障掉閘，由PLC發(fā)出信號(hào)，鎖定進(jìn)線及母聯(lián)斷路器禁止合閘。

自投控制裝置安裝在母聯(lián)柜二次儀表室內(nèi)，可根據(jù)要求增加通訊串口，實(shí)現(xiàn)通訊功能，上傳自投投退及自投動(dòng)作信號(hào)。

在需要進(jìn)行合環(huán)操作的情況下，應(yīng)在母聯(lián)柜裝設(shè)合環(huán)電流保護(hù)裝置（由自投控制裝置內(nèi)的PLC，合環(huán)選掉轉(zhuǎn)換開關(guān)、合環(huán)電流保護(hù)繼電器等組成），并具備合環(huán)選掉功能。合環(huán)電流保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)由自投控制裝置的PLC完成。

PLC裝置需實(shí)現(xiàn)自檢功能。當(dāng)發(fā)生故障報(bào)警后，無法確定故障造成的原因（如二次線故障還是PLC裝置故障時(shí)），需利用自檢裝置對(duì)PLC裝置進(jìn)行自檢，以判斷PLC裝置是否異常。自檢裝置的檢測(cè)口建議放在裝置側(cè)方。

有關(guān)無壓掉判據(jù)，取消381、382柜內(nèi)無壓掉的繼電器，無壓掉判據(jù)及功能均由PLC裝置實(shí)現(xiàn)。381、382無壓掉判據(jù)增加為兩個(gè)，均取自主開關(guān)上口，且不同的判據(jù)盡量采用不同的回路，以確保無壓判據(jù)的正確性。

PLC裝置應(yīng)能實(shí)現(xiàn)雙路斷電后，仍能實(shí)現(xiàn)故障信號(hào)的上傳。

PLC裝置應(yīng)能實(shí)現(xiàn)故障紀(jì)錄功能，記錄之前發(fā)生的動(dòng)作情況以及合環(huán)電流值，可以現(xiàn)場(chǎng)查閱，也可根據(jù)需要經(jīng)通訊口上傳。

合環(huán)動(dòng)作電流及時(shí)間。合環(huán)動(dòng)作電流參考值為400 A，動(dòng)作時(shí)間參考值為0 s。合環(huán)電流及時(shí)間均應(yīng)可設(shè)定，并分級(jí)連續(xù)可調(diào)。

1.3.3 工作狀態(tài)描述

（1）自投：兩路電源供電，當(dāng)任一臺(tái)配電變壓器低壓出口無壓時(shí)，延時(shí)t1掉開其主進(jìn)線斷路器，延時(shí)t2后合母聯(lián)斷路器。

（2）自復(fù)：自投動(dòng)作后，失壓側(cè)的配電變壓器低壓出口電壓恢復(fù)，延時(shí)t3掉母聯(lián)斷路器，延時(shí)t4合其進(jìn)線斷路器。

（3）當(dāng)主進(jìn)線斷路器因超載或短路故障掉閘時(shí)，應(yīng)閉鎖母聯(lián)斷路器自投。

（4）各延時(shí)定值（t1、t2、t3、t4）通過預(yù)輸入程序設(shè)定，并通過程序的修改完成定值調(diào)整。

（5）閉鎖。在正常工作狀態(tài)下，兩路低壓主進(jìn)斷路器與母聯(lián)斷路器之間，應(yīng)設(shè)有防止電源合環(huán)的聯(lián)鎖程序，由自投控制裝置實(shí)現(xiàn)；在合環(huán)操作狀態(tài)下，聯(lián)鎖程序可由自投控制裝置解除。

當(dāng)381、382、345斷路器任何一臺(tái)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將處于故障狀態(tài)，在這種情況下任何投入操作都被禁止，但依然可以做分?jǐn)嗖僮鳌Ｍ瑫r(shí)故障復(fù)位按鈕的紅燈亮，顯示為鎖定狀態(tài)。待故障排除后，首先對(duì)斷路器進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，再用復(fù)位按鈕進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位。按下復(fù)位按鈕后，如果當(dāng)時(shí)無故障，紅燈才自動(dòng)熄滅，恢復(fù)正常。

（6）合環(huán)操作

自投控制裝置在選定“合環(huán)”工作狀態(tài)且通過合環(huán)選掉轉(zhuǎn)換開關(guān)接通回路時(shí)，可進(jìn)行低壓合環(huán)操作。此時(shí)電氣聯(lián)鎖程序解除。

自投控制裝置進(jìn)行合環(huán)操作時(shí)應(yīng)具有合環(huán)電流保護(hù)及選掉功能，通過合環(huán)選掉轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)。

自投控制裝置應(yīng)具備對(duì)合環(huán)電流的檢測(cè)功能，并在合環(huán)電流超過預(yù)設(shè)定值（現(xiàn)場(chǎng)可調(diào)）時(shí)延時(shí)（通過程序修改可調(diào)）掉開選掉的進(jìn)線或母聯(lián)斷路器。

1.4 保修期及售后服務(wù)

在遵守保管、安裝、使用和運(yùn)行規(guī)則的條件下，自供貨之日起的5年內(nèi)，產(chǎn)品因制造質(zhì)量不良或器件選擇不當(dāng)發(fā)生損壞或不能正常運(yùn)行時(shí)，制造廠有責(zé)任及時(shí)為用戶免費(fèi)調(diào)試、修理或更換元器件；保修期外，制造廠有義務(wù)對(duì)產(chǎn)品實(shí)行有償終身維護(hù)。

2 結(jié)語

為解決因供電公司在進(jìn)行配電室高壓柜和變壓器檢修時(shí)，造成短時(shí)停電，供電公司與ABB公司，施耐德公司共同研制了帶有合環(huán)選跳功能的PLC型低壓備自投裝置，該裝置可以做到0秒倒閘，徹底解決了檢修時(shí)短時(shí)停電的問題。該文從低壓備自投裝置PLC的要求、設(shè)備規(guī)范、設(shè)備性能與功能要求以及保修期及售后服務(wù)等四個(gè)方面詳細(xì)介紹了PLC型低壓備自投裝置。

與傳統(tǒng)的低壓備自投裝置相比，該裝置引入了可編程控制器（PLC），實(shí)現(xiàn)了0秒倒閘，具有更高的靈活多變性和可靠性。

可編程控制器（PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，該裝置采用可編程控制的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用戶指令，用軟件編程實(shí)現(xiàn)確定的邏輯、順序、定時(shí)、記數(shù)、運(yùn)算和一些特定的功能，通過數(shù)字或模擬量的輸入/輸出來控制各種類型的生產(chǎn)過程。

低壓母聯(lián)柜裝設(shè)PLC型低壓備自投裝置，具備自投、自復(fù)和合環(huán)操作功能。備自投裝置裝設(shè)“自投自復(fù)”、“自投手復(fù)”、“手動(dòng)”、“合環(huán)”、“遠(yuǎn)方就地”五種功能狀態(tài)的位置選擇開關(guān)，裝設(shè)合環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)可以避免其中任一線路掉閘。

相比繼電器控制，具有通用性強(qiáng)，靈活性好，接線簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)，易擴(kuò)展，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，定時(shí)準(zhǔn)確，定時(shí)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，從而逐步取代了傳統(tǒng)的繼電器

控制。

由PLC構(gòu)成的備用電源投入裝置相對(duì)靈活、多變，可根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，通過編程完成各種復(fù)雜的邏輯和功能，最大限度的滿足不同的現(xiàn)場(chǎng)要求。該設(shè)備具有廣泛的市場(chǎng)需求。

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