PLC技術在供電控制系統改良中的應用

陳小兵

（江門市新會成人中等專業學校，廣東 江門529100）

0 引言

在供電系統這個重要的用電場合，有許多重要的用電設備，對電力要求比較高，通常要求24h不間斷通電。當發生斷電情況時，整個供電系統就會發生混亂和損失。供電系統的情況比較復雜，因而提高整個供電系統的自動化水平，保證運行可靠性極為重要。本文結合工作實際選用合適的空氣斷路器并利用自動化控制給出一個較好的方案。

本供電系統的供電設備由1＃、2＃2臺變壓器組成（圖1），要對供電設備進線控制就必須選擇合適的空氣斷路器，該系統選用國際著名品牌——施耐德公司的產品，MT10H1／4P R1000（2只）、MT08H1／4PR630。施耐德 Masterpact MT 采用最新技術，除容易安裝、用戶界面友好、操作方便、設計容易（抽出式、選擇性、低維護）外，還具有體積優化、內置通訊和測量功能的特點，其中H1適用于分斷工業環境的高等級短路電流或2臺變壓器并聯運行的電氣系統。

圖1 主電路圖

1 供電方案的設計要求

（1）在1＃進線、2＃進線和聯絡柜實現三合二電氣聯鎖在任何情況下只能閉合2臺空氣斷路器。

（2）在聯絡柜設置手動、停、自投不自復和自投自復4檔轉換開關。

（3）在手動檔時，1＃進線、2＃進線、聯絡柜手動合閘、分閘操作。

（4）在自投不自復時，實現如下功能：1）當兩變壓器同時正常供電時，1＃、2＃進線自動合閘，聯絡柜分閘；2）當任意一路變壓器斷電時，該變壓器的進線開關分閘，聯絡柜自動合閘；3）即使斷電的變壓器恢復供電，兩市電恢復供電，聯絡仍保持合閘狀態，各開關不作自復。復電后的該路進線開關不能再自動合閘，需手動按聯絡分閘按鈕，聯絡分閘，進線柜自投。

（5）在自投自復時，實現如下功能：1）當兩變壓器同時正常供電時，1＃、2＃進線自動合閘，聯絡柜分閘；2）當任意一路變壓器斷電時，該變壓器的進線開關分閘，聯絡柜自動合閘；3）即使斷電的變壓器恢復供電，聯絡仍保持合閘狀態，復電的該路進線開關不能再自動合閘，聯絡自動分閘，該變壓器的進線開關自動合閘。

由上述設計要求可以看出，供電設備根據要求為兩進線一母聯的工作方式，平時2臺變壓器分列運行，當任意一臺變壓器失電時，聯絡空氣斷路器合閘，另一臺變壓器供應全部用電設備用電。

二次接線圖如圖2～4所示。

圖2 ＃1變壓器進線

2 系統控制回路方案設計

根據系統特點，控制方式分“手動操作”和“自動操作”2種，通過轉換開關SA來選擇工作方式。選擇自動方式時，因傳統的中間繼電器控制已無法滿足如此復雜的要求，我們決定采用西門子PLC可編程控制器實現該功能。為了控制成本，沒有選擇昂貴的S7－200可編程控制器，而是采用LOGO！230RC可編程控制器（圖5），該產品有4個功能鍵，可以在電路程序中通過編程的方式設置為輸入，有4個光標鍵、1個ESC鍵和1個OK鍵，同樣也可以在電路程序中進行設置，用于LOGO上的導航，同時具有可靈活擴展、無需任何設備都能現場調試、檢修方便等特點。因此，我們根據需要增加了LOGO！DM8 230R模塊（圖5），以滿足多個信號輸入檢測和輸出的要求（本系統共要求10個信號輸入點，6個信號輸出點，而且LOGO本體只帶8個輸入點，4個輸出點）。

圖3 ＃2變壓器進線

系統要求可以方便地實現2種操作方式：“手動操作”即對現場電氣柜上的按鈕進行操作。“自動操作”是指由2個變壓器進線及發電進線失壓或者故障等外部因素引起，通過PLC直接輸出合閘框架開關等操作。

結合系統二次接線圖，根據MT系列框架開關自身的分合閘要求，我們在系統要求自動操作的時候，將框架開關分合閘要求的信號輸入至PLC。系統要求的檢測信號有1＃進線電源失壓信號、2＃進線電源失壓信號、1＃進線故障信號、2＃進線故障信號、聯絡故障信號、1＃進線分閘信號、2＃進線分閘信號、聯絡分閘信號，PLC會根據設定要求，作出智能判斷，若能滿足要求，則發出合閘信號，控制框架開關的合閘，同時也能輸出其他信號實現遠方監控。

PLC各端口功能如表1所示。

圖4 母線聯絡

圖5 LOGO！230 RC可編程控制器及DM8 230R模塊

表1 PLC各端口功能表

3 兩進線一聯絡自動切換程序

下面根據圖6介紹程序滿足條件動作合閘：

Q1（1＃進線合閘）自投自復、自復不自復：聯絡分閘I2，聯絡無故障I5，1＃變壓器有電I7，1＃進線分閘I1，1＃進線無故障I4，自投自復I9或自投不自復I10。

Q2（聯絡合閘）自投自復、自復不自復：2＃進線合閘I3，1＃變壓器失壓I7，1＃進線分閘I1，1＃進線無故障I4，聯絡分閘I2，聯絡無故障I5，自投自復I9或自投不自復I10；1＃進線合閘I1，2＃變壓器失壓I8，2＃進線分閘I3，2＃進線無故障I6，聯絡分閘I2，聯絡無故障I5，自投自復I9或自投不自復I10。

Q3（聯絡分閘）自投自復：1＃進線分閘I1，聯絡合閘I2，2＃進線分閘I3；1＃變壓器有電I7，2＃變壓器有電I8，聯絡合閘I2，自投自復I9。

Q4（2＃進線合閘）自投自復、自復不自復：聯絡分閘I2，聯絡無故障I5，2＃變壓器有電I8，2＃進線分閘I3，2＃進線無故障I6，自投自復I9或自投不自復I10。

Q5（1＃進線分閘）自投自復、自復不自復：1＃變壓器失壓I7，1＃進線合閘I1，自投自復I9或自投不自復I10。

Q6（2＃進線分閘）自投自復、自復不自復：2＃變壓器失壓I8，2＃進線合閘I1，自投自復I9或自投不自復I10。

圖6 程序圖

4 PLC在三合二進線回路中應用的優越性

（1）應用PLC之后，供電控制系統設計安裝要簡單方便得多，未再出現因繼電器多安裝位置不夠等問題，現在用西門子LOGO！230RC的PLC，體積小，安裝方式是導軌式，更加方便。

（2）之前接好電路二次線和編好PLC程序后，經常會出現問題。因工廠出貨率高，客戶要求生產的線路逐漸復雜，加上生產工人沒經過專業的知識培訓，導致接線經常接錯線而供電系統無法正常工作，且在檢驗過程中需花費較長的時間來查明線路。應用PLC之后，哪段線路出現故障都能在PLC中顯示出來，從而方便查找更改，大大提高了檢驗效率。

（3）在廠檢驗或出廠維修都可以在現場調試編程，編程簡單，操作容易，采用LED顯示，清晰方便。

（4）在PLC中系統程序中設有故障檢測，大大提高了供電系統的穩定性和可靠性。

5 結語

本文研制的三合二進線供電控制系統能夠對雙路電源的過壓、欠壓和缺相等故障進行檢測，可準確地實現兩路電源間的可靠切換和并列運行，具有較強的實時性，能滿足工業企業以及民用一級負荷場所的需要。該套系統自投入運行以來，工作穩定可靠，能實現不間斷供電，達到了預期目的。

在電力負荷越來越重、人們對供電系統的要求不斷提高的今天，這種三合二進線回路必將得到廣泛應用。今后三合二進線回路的發展趨勢是轉換靈敏、智能化、高精度、高可靠性、低成本、低功耗。