基于PLC實(shí)現(xiàn)的變電站站用電源備自投系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王少龍，王強(qiáng)，張東燕

(1.天水供電公司，甘肅 天水 741000，2.甘肅省電力公司，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

備自投是備用電源自動(dòng)投入的簡(jiǎn)稱，是一種旨在提高供電可靠性的安全自動(dòng)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)用電側(cè)在主供電源中斷供電后迅速切換至備用電源供電的功能。變電站站用電源備自投系統(tǒng)可以在兩路站用電源任一路供電中斷的情況下，自動(dòng)迅速切換至另一路站用電源供電，保證對(duì)變電站站用負(fù)荷的不間斷供電，因此，變電站站用電源備自投系統(tǒng)對(duì)變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要[1]。繼電型變電站站用電源備自投系統(tǒng)因線路復(fù)雜，故障率高、檢修維護(hù)工作量大而很難滿足電力設(shè)備自動(dòng)化需要。PLC控制系統(tǒng)因具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各種自動(dòng)控制過(guò)程中[2]。綜合各方面因素，本文采用 PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站站用電源備自投系統(tǒng)的控制。

1 變電站站用電源供電系統(tǒng)方案及存在的問(wèn)題

變電站站用電源供電系統(tǒng)通常采用單母線分段接線方式(見圖1)，兩路站用電源分別接在兩段母線上，通常有兩種運(yùn)行方式:

運(yùn)行方式1:兩段母線分列運(yùn)行(分段斷路器QF3斷開)，兩路站用電源分別向兩段母線供電并帶站用負(fù)荷(兩路進(jìn)線斷路器 QF1、QF2合上)。

運(yùn)行方式2:兩段母線并列運(yùn)行(分段斷路器QF3合上)，兩路站用電源任一路運(yùn)行帶全部站用負(fù)荷，另一路站用電源備用(兩路進(jìn)線斷路器QF1合上、QF2斷開或 QF1斷開、QF2 合上)[3]。

為保證變電站站用電源的可靠供電，電力系統(tǒng)110kV及以上變電站均設(shè)計(jì)有站用電源備自投系統(tǒng)，且多數(shù)為繼電型裝置，接線復(fù)雜，隨著運(yùn)行年限的增加，多數(shù)變電站站用電源備自投系統(tǒng)均故障，經(jīng)多次檢修都未能消除隱患，嚴(yán)重影響著變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 變電站站用電源供電系統(tǒng)接線方式

2 變電站站用電源備自投系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 失壓檢測(cè)電路

電壓繼電器實(shí)現(xiàn)的失壓檢測(cè)接線見圖2，電壓繼電器1YJ、2YJ、3YJ(或 4YJ、5YJ、6YJ)用來(lái)檢測(cè)工作母線是否失壓，電壓繼電器7YJ、8YJ(或9YJ、10YJ)用來(lái)檢測(cè)進(jìn)線電源是否有電。

2.2 斷路器動(dòng)作邏輯

2.2.1 進(jìn)線斷路器QF1(或QF2)動(dòng)作邏輯

進(jìn)線斷路器QF1(或QF2)分閘動(dòng)作邏輯見圖3。

進(jìn)線斷路器QF1(或QF2)合閘動(dòng)作邏輯見圖4。

2.2.2 分段斷路器QF3動(dòng)作邏輯

分段斷路器QF3分閘動(dòng)作邏輯見圖5。

分段斷路器QF3合閘動(dòng)作邏輯見圖6。

圖2 電壓繼電器實(shí)現(xiàn)的失壓檢測(cè)接線圖

圖3 進(jìn)線斷路器QF1(或QF2)分閘動(dòng)作邏輯圖

圖4 進(jìn)線斷路器QF1(或QF2)合閘動(dòng)作邏輯圖

圖5 分段斷路器QF3分閘動(dòng)作邏輯圖

圖6 分段斷路器QF3合閘動(dòng)作邏輯圖

圖7 基于PLC實(shí)現(xiàn)的變電站站用電源備自投系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

2.3 PLC選擇和備自投系統(tǒng)硬件組成

根據(jù)控制要求，選擇三菱公司生產(chǎn)的 FX2N－48MRPLC，其I/O點(diǎn)為24輸入/24輸出，輸出為繼電器形式，能滿足控制要求，不需要擴(kuò)展模塊。由于PLC觸點(diǎn)容量小，所以考慮用中間繼電器作為啟動(dòng)分合閘元件?；赑LC實(shí)現(xiàn)的變電站站用電源備自投系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖見圖7。

3 注意事項(xiàng)

(1)圖8采用AC電源DC輸入型PLC裝置，該類型PLC裝置的供電電源為交流電壓，考慮到變電站站用交流電源可能全部失電(PLC供電電源在10 ms以內(nèi)的瞬時(shí)停電，可繼續(xù)使用)，為確保變電站站用交流電源中斷后PLC裝置的正確可靠動(dòng)作，可以采用逆變電源向PLC裝置供電，即將變電站220伏直流逆變?yōu)?20伏交流向PLC供電。也可以采用DC電源DC輸入型PLC裝置，將變電站220伏直流變?yōu)?4伏直流后向PLC裝置供電。

(2)為防止在某一條進(jìn)線電源失電的情況下，手動(dòng)斷開分段斷路器QF3后，備自投裝置動(dòng)作再次將QF3斷路器合上，在QF3斷路器合閘控制回路中串入手跳QF3斷路器中間繼電器常閉觸點(diǎn)，一旦手動(dòng)跳開QF3斷路器，將閉鎖QF3斷路器自動(dòng)合閘回路。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于PLC實(shí)現(xiàn)的變電站站用電源備自投系統(tǒng)，經(jīng)2012年在某110kV變電站試運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)穩(wěn)定，自動(dòng)切換可靠。該系統(tǒng)較之與繼電型備自投裝置實(shí)現(xiàn)的變電站站用電源備自投系統(tǒng)，具有智能化、安裝接線簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、靈活，運(yùn)維檢修工作量小等優(yōu)點(diǎn)。能夠自動(dòng)判斷變電站站用電源系統(tǒng)接線方式，并據(jù)此自動(dòng)調(diào)整備自投動(dòng)作策略，可以滿足變電站站用電源各種運(yùn)行方式的要求，且不對(duì)變電站現(xiàn)有站用電源系統(tǒng)控制回路接線進(jìn)行變動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站站用系統(tǒng)的操作控制。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用徹底消除了變電站站用電源備自投存在的隱患，保證了變電站站用電源的安全穩(wěn)定運(yùn)行，可推廣到各電壓等級(jí)的變配電站使用。

[1]王世祥.110kV變電站電源備自投裝置缺陷分析及對(duì)策[J].陜西電力，2012，17(6):39 －42.

[2]李金城.三菱FXPLC編程與應(yīng)用入門[K].深圳:深圳市技成科技有限公司，2009:25 －26.

[3]崔家佩，孟慶炎，陳永芳，等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置整定計(jì)算[K].北京:中國(guó)電力出版社，1993.3:454.