PLC技術(shù)在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

王　祁

做好供配電工作,對(duì)于保證企業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的正常進(jìn)行、實(shí)現(xiàn)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化具有十分重要的意義。當(dāng)今的電力系統(tǒng)對(duì)供配電系統(tǒng)自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高,在供配電系統(tǒng)中引入可編程控制器(PLC)等基于微電子技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的控制系統(tǒng)勢(shì)在必行。

一、供配電系統(tǒng)中的PLC技術(shù)

PLC及其網(wǎng)絡(luò)被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱(PLC、機(jī)器人、CAD/CAM)之一。它是以單片機(jī)為核心,專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化控制的新型電腦器件。

常用的SIMATIC S7-300系列提供了多種性能遞增的CPU和豐富的、帶有許多方便功能的I/O擴(kuò)展模塊。各種功能模塊可滿足、適應(yīng)自動(dòng)控制任務(wù),用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的模塊,當(dāng)控制任務(wù)增加并更復(fù)雜時(shí),可隨時(shí)附加模塊對(duì)PLC進(jìn)行擴(kuò)展。其主要功能如下:

高速的指令處理:0.1～0.6μs的指令處理時(shí)間,在較低到中等的性能要求范圍內(nèi),開(kāi)辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。

人機(jī)界面(HMI):方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi),人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。人機(jī)界面從S7-300中取得數(shù)據(jù),S7-300按用戶(hù)指定的刷新速度傳送數(shù)據(jù)。

診斷功能:CPU的智能化診斷系統(tǒng)可連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常,記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件(例如超時(shí)、模塊更換等)。

口令保護(hù):多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶(hù)高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密,防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改。S7-300的操作方式選擇開(kāi)關(guān)可以像鑰匙一樣拔出,拔出后不能改變操作方式,可防止非法刪除或改寫(xiě)用戶(hù)程序。

二、PLC技術(shù)在在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC是一種新型微電腦式配電控制器,其主要特點(diǎn)是用內(nèi)部已定義的各種輔助繼電器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器,通過(guò)軟件編程方式,用內(nèi)部邏輯關(guān)系代替實(shí)際的硬件連接線。將PLC引入繼電保護(hù)裝置中,一方面可以克服使用傳統(tǒng)繼電器所帶來(lái)的弊端;另一方面,又可兼容基于傳統(tǒng)繼電器的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)方案,尤其是對(duì)邏輯關(guān)系較為復(fù)雜的觸點(diǎn)信號(hào)處理及操作出口控制,采用PLC編程能使方案設(shè)計(jì)工作變得更加簡(jiǎn)單方便。

多功能繼電器裝置將計(jì)算機(jī)繼電器邏輯電路分解成保護(hù)功能繼電器組和PLC兩個(gè)部分。根據(jù)不同保護(hù)對(duì)象(主變壓器差動(dòng)保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)、線路保護(hù)等),由不同保護(hù)功能繼電器群組合,裝置分成若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型號(hào),其中所有的單個(gè)功能元件均遵循正邏輯法則,在PLC中定義動(dòng)作節(jié)點(diǎn)。例如,一個(gè)過(guò)電壓元件動(dòng)作,在PLC中就有一個(gè)相應(yīng)的常開(kāi)節(jié)點(diǎn)閉合(0→1),一個(gè)失壓元件動(dòng)作,反映在PLC中也是一個(gè)相應(yīng)的常開(kāi)節(jié)點(diǎn)閉合(0→1)。PLC編程使用的是與傳統(tǒng)二次電路圖最相似的梯形圖法,存放程序的EEPROM為外插接式,便于隨時(shí)修改設(shè)計(jì)方案。

PLC中的保護(hù)功能繼電器F561、F562節(jié)點(diǎn)動(dòng)作值以及時(shí)間繼電器T1、T2、T3和內(nèi)部開(kāi)關(guān)KP1,均可通過(guò)手持編程器在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行整定設(shè)置。開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)I2、I3的狀態(tài)僅取決于裝置的信號(hào)輸入接口與電源小母線之間的連接片是否連通,運(yùn)行人員只需通過(guò)合上相應(yīng)的連接片就可決定負(fù)荷是接入低頻基本段還是低頻后備段。

在編制低頻減載程序時(shí),傳統(tǒng)繼電器的動(dòng)作時(shí)間和返回系數(shù)概念在梯形圖中被理想化,能這樣處理主要得益于PLC的微電腦屬性。PLC中的程序是循環(huán)執(zhí)行的,每?jī)纱螆?zhí)行之間的時(shí)間間隔(循環(huán)周期),由整個(gè)裝置從采樣到濾波到數(shù)據(jù)處理等各環(huán)節(jié)的時(shí)序配合決定(SEPAM裝置為13.3ms),程序本身執(zhí)行1次的時(shí)間以微秒計(jì),是可忽略的。在梯形圖中,將繼電器節(jié)點(diǎn)放在相應(yīng)線圈的后面,節(jié)點(diǎn)動(dòng)作時(shí)間可認(rèn)為是零,這使復(fù)雜的低頻減載功能得以簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。

內(nèi)置PLC的繼電保護(hù)裝置在變電站的設(shè)計(jì)安裝調(diào)試過(guò)程及隨后1s多的運(yùn)行情況表明:PLC的高度靈活性能,為及時(shí)解決調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題提供最佳方案;PLC的運(yùn)行穩(wěn)定性和動(dòng)作準(zhǔn)確性高,使繼電保護(hù)更可靠;PLC編程技術(shù)容易掌握,程序本身與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)圖十分吻合,能使設(shè)計(jì)人員充分發(fā)揮專(zhuān)長(zhǎng);應(yīng)用PLC的繼電保護(hù)設(shè)備更加標(biāo)準(zhǔn)化,選型和使用方便。

電力企業(yè)中,供配電系統(tǒng)是一切自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備的基礎(chǔ)。采用PLC總線的智能型供配電系統(tǒng),符合未來(lái)供配電系統(tǒng)的發(fā)展方向。