變電站中央事故和預告信號的PLC控制

盧志剛 閆麗梅 徐建軍 許愛華 于慧群

（1.大慶油田第一采油廠基建工程中心，黑龍江 大慶 163000；2.大慶石油學院電氣信息工程學院，黑龍江 大慶 163318）

1 引言

變電站中央事故和預告信號系統是變電站監控系統（SCADA)系統的重要組成部分，主要實現變電站所有信息的遙測、遙信。中央事故信號包括事故燈光和事故音響信號。中央預告信號起到對電氣設備或線路的不正常工作狀態的預警告知功能，防止事故進一步擴大。

目前大多數電氣配電所的中央預告和事故信號仍然使用較為傳統的繼電接觸控制器，其缺點是接線多且復雜，體積大，動作速度慢，修理困難，容易發生誤動作。隨著計算機監控技術的不斷提高，用PLC實現變電站中央事故和預告信號控制是最優的方案?，F在大多數變電站中央事故和預告信號系統都用歐姆龍 PLC實現的[1-4]。我單位采用西門子S7-200PLC設計了控制變電站中央事故和預告信號控制系統，根據控制的要求，對事故音響信號、預告信號、燈光信號等進行了 I/O分配，同時編制了中央事故和預告信號系統梯形圖控制程序。

2 變電站中央事故和預告信號控制要求

在變配電站中，需用各種信號來告知電氣設備的工作狀態，比如發生事故時，用各種燈光及音響信號來警示工作人員，工作人員根據信號的類型迅速判明事故的性質、范圍和地點，以便做出正確的處理。

變電站事故信號控制要求：如斷路器發生事故跳閘時，立即用蜂鳴器發出較強的聽覺信號——聲音，同時斷路器的位置指示燈發出閃光的視覺信號來提示運行人員處理。

變電站預告信號控制要求：當運行設備有可能影響安全運行且出現嚴重異常情況，便發出一種鈴響信號，同時標有故障內容的光字牌也變亮。

變電站事故信號和預告信號控制一般都在主控室實現。傳統做法是將這些信號集中裝設在中央信號屏上。需滿足“手動復位、自動解除、重復動作”的要求，從而在重復故障發生時，中央預告和事故信號裝置能正確發出信息，有利于工作人員監視和實時處理運行設備發生的事故。

3 I/O分配表

首先需要對變電所內所有設備進行預告信號和事故信號進行分類統計。事故信號分為：進線、轉出線、變壓器、一次及二次母線、配出線等共計 6類24個；預告信號分12個：交流回路絕緣監視、電壓互感器二次回路斷線、直流回路絕緣監視、變壓器輕、重瓦斯、變壓器油溫過高、變壓器過負荷、操作回路斷線、自動裝置動作、直流電壓過高或過低、事故照明切換動作、斷路操動機構的氣壓或液壓異常等。根據對預告信號和事故信號分類統計，可以估算PLC開關量個數。則西門子PLC 的S7-200的I/O通道分配如下表1～3所示。

表1 輸入通道分配

表2 定時器的選用

表3 輸出通道分配

4 中央事故信號PLC控制

中央事故信號系統的作用為：當電力系統相關部分發生事故時，斷路器跳閘，啟動蜂鳴器。實現響聲的方式有：直流，交流，有直接動作，由間接動作；音響解除的方式有個別解除和中央解除幾種；動作連續性又有重復動作和不重復動作2種[5]。

4.1 中央事故音響信號PLC控制設計

傳統的中央事故信號音響由繼電接觸器控制回路設計。文獻[5]用歐姆龍PLC實現了事故音響信號的啟動回路，本文把它改成了西門子 S7-200PLC來實現。當SA在“合閘”位置，且QF在“跳閘后”位置，則該支路接通，產生輸入信號 I0.0，利用脈沖上升沿啟動沖擊繼電器1KDR（M0.0），由1KDR開啟蜂鳴器，定時器T37計時，延時3S后使1KDR復歸，可通過手動按鈕 1SBR解除音響。當事故音響發生后，事故鐘開始計時，可以手動事故鐘復位，并記錄處理故障的時間。程序如圖1所示。

圖1 中央事故音響信號PLC程序

4.2 中央事故閃光信號設計

文獻[5]用歐姆龍 PLC實現了事故閃光信號回路，本文把它改成了西門子S7-200PLC來實現。利用PLC的定時器T38、T39構成閃光電源振蕩電路，如圖2所示。3SB(I0.0)為閃光電源檢查按鈕，按下3SB，RD指示燈閃光，放開后閃光停止。斷路器跳閘時綠燈閃光，自動合閘時紅燈閃光。

本文利用斷路器QF與控制開關SA位置“不對應”原理構成閃光電源的啟動回路。當SA合閘時，則SA9-10觸點接通，QF跳閘，輔助常閉觸點閉合，則啟動閃光電源，燈光監視回路 QF綠燈閃光；當SA在“跳閘后”位置，SA10-11觸點接通，QF合閘后，QF輔助常開觸點閉合，啟動閃光電源，燈光監視回路QF紅燈閃光。可使用I0.2來停止閃光程序，中間繼電器 M0.3的使用使在整個程序的其他部分應用閃光程序更加方便。

圖2 中央事故閃光信號的PLC程序

5 中央預告信號的PLC控制

5.1 傳統的預告信號裝置

預告信號回路的監視電路如圖3所示。預告回路正常時KVS2帶電，電源用KVS2監視，其延時斷開的常開觸點閉合時 HW 亮。如果保險器熔斷、接觸不良或回路斷線，其常閉觸點將閉合，HW變為閃光。

圖3中，H1、H2-光字牌；K2、K3-ZC -沖擊繼電器；HAB-警鈴；SB、SB2-實驗按鈕；SB4-解除按鈕;KC2-中間繼電器；KT2-時間繼電器；SM-轉換開關；KS-監視控制回路斷線的繼電器；KVS2-中央信號回路的電源監視信號繼電器；KVS1-中央事故信號電路的電源監視信號繼電器； HW-預告信號電源監視燈。

圖3 中央預告信號裝置

5.2 預告信號PLC控制設計

利用保護裝置信號繼電器常開觸點將故障信號送到PLC輸入端，啟動預告信號軟沖擊繼電器，啟動預告信號音響電鈴，經延時5s后自動解除音響，其中，I1.0為手動停止按鈕輸入脈沖，I0.5、I0.6為預告信號輸入，I0.7為實驗按鈕。I0.7有人為輸入脈沖或I0.5、I0.6有輸入脈沖是，Q0.5有輸出并自保持，T40立即開始計時，直到I1.0有脈沖輸入停止鈴響。在鈴響的同時相應得光子亮顯示具體的需要處理的位置。圖4為梯形圖子程序。

圖4 預告信號PLC控制設計

圖4中，I1.0為手動停止按鈕輸入脈沖，I0.5、I0.6為預告信號輸入，I0.7為實驗按鈕。響應過程為：I0.7有人為輸入脈沖或I0.5、I0.6有輸入脈沖時，T40立即開始計時，Q0.5有輸出并自保持，直到I1.0有脈沖輸入停止鈴響。在鈴響的同時相應得光子亮顯示具體的需要處理的位置。

6 結論

本文采用西門子S7-200PLC實現了變電站中央事故和預告信號控制系統的設計。整個程序簡單易懂，具有很強的實用性。并且系統經過調試運行，完全可以實現系統的所有功能。

[1]于慧群.基于 S7-200的變電站中央信號系統的設計與應用[D].大慶石油學院工程碩士學位論文.2009.6.

[2]高靜,張順平.可編程控制器在變電所中央事故和預告信號系統中的應用[J].石油化工自動化,2002,38(1)∶53-54,61.

[3]蘇小林,孟濤.PLC在發電廠變電所中央事故和預告信號系統中的應用[J].電站系統工程,2002,18(3)∶51-52.

[4]馬永翔.PLC在發電廠及變電所中央事故和預告信號系統中的應用[J].電工技術,2001,34(6)∶24-25.

[5]劉學軍,宋印海, 孫鐵軍等. 用 PLC設計大型變電所中央事故和預告信號裝置[J]. 吉林化工學院學報,2004.21(3)∶42-44.