試論PLC變頻器在變電站檢修排水水泵中的應(yīng)用

摘 要：以某變電站PLC變頻器在檢修排水中的實際操作為例，介紹該系統(tǒng)相關(guān)硬件配置，控制回路及軟件設(shè)計，PLC是采用Modicon TSX Momentum 系列，通過MB+網(wǎng)絡(luò)把檢修排水泵的信息量傳到中控室的計算機系統(tǒng)。應(yīng)用變頻器對常規(guī)控制回路進行改造，提高水泵的使用壽命，通過改造減少缺陷的發(fā)生，降低運行人員的勞動強度，提高變電站排水的自動化水平。

關(guān)鍵詞：自動控制 可編程控制器 檢修排水泵 變頻器 MB+網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）011-061-02

某變電站共有三臺檢修排水泵，流量分別是1000、550、340m3/h，揚程分別46、51、42M，功率分別是225、180、135KW。檢修排水主要是機組大修時排除蝸殼和尾水管積水的作用，同時也排除進水口閘門漏水和尾水閘門漏水的作用，在變電站檢修排水泵的自動控制非常重要，原來的檢修排水泵主要由可控硅降壓啟動來進行控制，控制回路均采用常規(guī)繼電器進行控制，自動化水平低，增加了運行人員的勞動強度。

1 采用可編程控制器與變頻器結(jié)合

電力系統(tǒng)無論在穩(wěn)態(tài)、緊急狀態(tài)還是恢復狀態(tài)，都需要對系統(tǒng)頻率動態(tài)特性進行分析，以確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的運行。變電站采用可編程控制器與變頻器結(jié)合，對原有的控制回路進行改造和升級，采用可編程控制器來控制變頻器，以保障變電站排水水泵的正常功能。

（1）PLC變頻器是電力系統(tǒng)的重要組成元件之一，它的安全運行關(guān)系著變電站排水水泵的可靠性?，F(xiàn)場運行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)PLC變頻器故障影響變電站排水水泵出力的情況，給排水水泵的正常運行造成較大的困難，尤其在變電站設(shè)備新投運時，PLC變頻器不出力，更難以滿足排水水泵的出力要求。

（2）對PLC變頻器編程過程中，首先需要組織運行、檢修和設(shè)計單位的有關(guān)人員，查看PLC變頻器尺寸、設(shè)備基礎(chǔ)情況和PLC變頻器的位置，防止進水。

2 編程控制器與變頻器結(jié)合控件對變電站抽水水泵的作用與優(yōu)點

編程控制器與變頻器結(jié)合旨在控制水泵房水壓自動控制，冷卻水由三臺水泵控制，兩用一備，其水壓控制原理是：根據(jù)水壓信號，由Siemens S7-200可編程控制器控制變頻器實現(xiàn)對三臺水泵組的轉(zhuǎn)速控制，進而控制出水水壓，實現(xiàn)對水壓的控制。

（1）熱水泵自動控制，由三臺變頻器實現(xiàn)對三臺水泵組的控制，以實現(xiàn)對液位的控制?？删幊炭刂破鬟x用的是：SIEMENS S7-226可編程控制器，另加輸入、輸出模塊。

（2）變頻器選用的是：Danfoss變頻器VLT5122 PT4C00 STR0DL，90KW、VLT5122PT4C00STR0DL，60KW。

（3）系統(tǒng)改造優(yōu)點：節(jié)能：系統(tǒng)改造后，將水泵閥門開度打到100%，通過變頻調(diào)速，實現(xiàn)對水壓的控制。操作簡單化，系統(tǒng)采用閉環(huán)自控調(diào)節(jié)，人手操作只剩給定、啟/停操作。保證水箱水位的穩(wěn)定，即可保證水壓力的穩(wěn)定，也即可保證冷卻效果。降低馬達及泵轉(zhuǎn)速，大大減少設(shè)備磨損，延長設(shè)備壽命，減少設(shè)備維護、維修費。降低故障率，降低生產(chǎn)成本。

實現(xiàn)軟啟/軟停，減浪涌電壓。系統(tǒng)且配有多種通訊接口，為進一步升級留有余地。

3 PLC變頻器改造方案和實施步驟

（1）確定改造方案后：1）制定詳細的施工計劃，落實好施工隊伍，制定“三大措施”并組織學習；2）組織好技術(shù)交底，進一步對文案熟悉和細化分解，提前完成與物資部門進行聯(lián)系經(jīng)，落實設(shè)備和材料的進貨時間；3）制定停電方案，做好相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，本過程應(yīng)在2-3天內(nèi)完成。

（2）PLC變頻器拆解過程中，要做好停電措施，拆解后對PLC變頻器進行全面檢查，檢查結(jié)束后再進行組裝，本過程1天內(nèi)完成。

（3）PLC變頻器基礎(chǔ)制作，按照圖紙開始設(shè)備基礎(chǔ)開挖和制作，制作基礎(chǔ)時與外部電纜溝有機結(jié)合，滿足PLC變頻器安裝標準。本過程7-10天內(nèi)完成。

4 對PLC變頻器安全運行的影響因素

（1）PLC變頻器在變電站檢修水水泵的應(yīng)用中，常受各種因素影響，其中，溫度因子對PLC變頻器的可靠運行影響最大，尤其是在夏季，一方面高溫導致檢修水水泵負荷較大，增加了PLC變頻器故障的概率；另一方面，夏季高溫還會影響到陳舊設(shè)備及線路的絕緣性。

（2）風力因子對PLC變頻器使用影響也比較大，風力因子對PLC變頻器的影響體現(xiàn)在容易影響PLC變頻器的正常運行。

（3）降水是影響PLC變頻器使用的另一重要因子，強降水加大了排水水泵的使用功率，而且夏季雷電常常伴隨強降雨而來，一旦PLC變頻器受雷擊影響，就會出現(xiàn)影響安全運行的事故。

（4）濕度因素對PLC變頻器也有很大影響，濕度使PLC變頻器表面絕緣表面導電率增加，從而大大地降低了PLC變頻器的絕緣性能，使PLC變頻器出現(xiàn)事故的因素增大。

5 PLC變頻器全過程動態(tài)過程方案

PLC變頻器全過程動態(tài)仿真程序具備從電磁暫態(tài)、機電暫態(tài)到中長期動態(tài)的多時間尺度全過程仿真試驗研究能力，能夠更好地掌握排水水泵較長時間的動態(tài)特性，滿足抽水水泵的客觀需求。

（1）PLC變頻器在不考慮中長期動態(tài)模型的情況下，可以只進行動態(tài)仿真，由于采用自動變階變長的組合方式，運行速度較快。

（2）用于PLC變頻器發(fā)生連鎖反應(yīng)的全過程動態(tài)過程摸擬，可以進行各種故障機理分析，研究連鎖故障的本質(zhì)原因，防止PLC變頻器發(fā)生連鎖故障。

（3）利用PLC變頻器保護和安全控制模型，實現(xiàn)更為準確的事故前動態(tài)穩(wěn)定和安全穩(wěn)定分析，校核穩(wěn)定控制的策略，進行相關(guān)仿真研究。

（4）當排水水泵工作功能受干擾后，考慮可能對PLC變頻器造成的影響，研究機構(gòu)要依據(jù)相關(guān)規(guī)程，研究防范策略和技術(shù)措施，對各種運行方式下PLC變頻器故障設(shè)置操作進行長時間安全穩(wěn)定計算，進行自動穩(wěn)定態(tài)勢分析，對PLC變頻器系統(tǒng)動態(tài)行為的不利影響進行安全預(yù)控。

6 開展PLC變頻器標準化運行的思考

標準化運行能夠有效杜絕運行中的無序性，提高PLC變頻器使用水平，是推進變電站安全生產(chǎn)長效機制建設(shè)，實現(xiàn)安全生產(chǎn)可控、能控、再控的重要手段。

（1）推行PLC變頻器標準化運行，需要作業(yè)人員掛標準化作業(yè)卡，有關(guān)PLC變頻器的工藝要求和質(zhì)量標準均詳細列出，并且融入在每一個作業(yè)環(huán)節(jié)，有助于提高PLC變頻器施工工藝和質(zhì)量。

（2）開展PLC變頻器標準化運行，使PLC變頻器使用的每一個環(huán)節(jié)都環(huán)環(huán)相扣，緊湊合理，避免出現(xiàn)事故影響排水水泵的使用。

（3）作業(yè)人員是開展標準化的主體，只有施工人員對標準化作業(yè)的控制程序樂于接受，善于應(yīng)用，熟悉掌握，才能保證PLC變頻器標準化運行的質(zhì)量和效果，才能起到保障變電站排水水泵的正常運轉(zhuǎn)。

7 強化PLC變頻器運行人員素質(zhì)建設(shè)的預(yù)控

變電站PLC變頻器運行過程中，提高變電站運行人員的綜合素質(zhì)是保證PLC變頻器正常運行和長期穩(wěn)定的重要因素之一。

（1）從現(xiàn)場安全工作的情況看，提高員工自身安全意識，加強工作責任心是做好PLC變頻器安全穩(wěn)定運行的重要條件，因為每項工作都是由人來具體實施，PLC變頻器出現(xiàn)故障，很多都是施工人員意識不強，工作不到位，危險源點發(fā)現(xiàn)不及時，或發(fā)現(xiàn)沒有及時處理，都可能引發(fā)PLC變頻器故障。

（2）嚴格執(zhí)行規(guī)章制度，規(guī)范現(xiàn)場作業(yè)流程是做好危險源點預(yù)控工作的又一個重要組成部分，需要把反習慣性違章和危險源點預(yù)控工作結(jié)合起來，通過開展反習慣性違章更好的做好危險源點預(yù)控工作。

（3）防范作業(yè)人員自我意識強，盲目蠻干現(xiàn)象，強化施工現(xiàn)場的安全管理，讓作業(yè)人員形成良好的習慣，加強員工的責任心、執(zhí)行力，抓好現(xiàn)場的安全管理，以推進PLC變頻器安全使用周期。

8 結(jié)束語

綜上所述，通過PLC結(jié)合變頻器實現(xiàn)了對檢修排水系統(tǒng)的應(yīng)用，在變電站運行中取得了很好的效果，提高了檢修排水的自動化運行的水平。