淺析PLC在低壓斷路器生產線中的控制系統應用

林木峰++夏龍軍++陸泉森

摘要：伴隨PLC應用技術的迅速發展，目前在工業控制領域中，應用范圍最廣的一種控制設備就是PLC。PLC在低壓斷路器生產線中的控制系統設計相比較傳統的斷路器多了微機監測、PLC控制充分應用微電子及網絡通信等新技術，其性能相比較傳統的斷路器也是具有比較大優勢的。智能供配電系統是由許多個PLC控制的斷路器通過互動網絡組成的，并且遙測、遙控、遙信和遙調這四項功能是智能供電系統的特點及優勢。

關鍵詞：繼電器控制系統；PLC；低壓斷路器；二次回路

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0034-01

1 引言

總所周知，斷路器的動作反應的快慢取決于控制器的控制信號。低壓斷路器工作的主要作用是防止供配電系統中對線路中的過載、短路和接地等故障的發生，其主要的工作原理便是針對檢測單元發出的電壓電流的頻率信號做出相應的判斷動作。

PLC在低壓斷路器生產線中的控制系統的設計也是基于這一原理，但其主要的檢測單元主要是由互感器和模擬信號調理電路組成，在工作過程中其敏感程度比傳統斷路器更為顯得有優勢，邏輯控制單元的組成主要分為兩個部分，高性能的單片機與外圍電子電路這兩個部分，智能斷路器在控制信號的準確程度，幾期反應速度，還有一些智能反應工作都是十分具備商業價值的。

2 硬件設計

2.1 核心芯片

TMS320F2812 芯片主要技術是采用低壓電器（2006№9）高性能靜態COMS 新型低壓萬能式斷路器智能控制器，內含高性能32bit CPU，同時包含2個16×16 bit乘累加器（MAC），支持空閑、等待、掛起等低功耗和節能模式；包括128KB×16bit Flash、128 KB ×16 bit ROM、2個4 KB×16 bit單口隨機存儲器（SARAM）、4KB×16 bit BootROM，采用統一的寄存器編址模式，程序和數據存儲器的尋址范圍可達4MB；具有豐富的片內存儲資源，可執行16 ×16bit和32×32bit乘累加操作，最高主頻為150 MHz，內部電壓為 1.8 V，I/O口電壓為3. 3 V；因而在大多數情況下無需擴展外部存儲器。

2.2 數據采集與通訊

在數據采集與通訊過程中，每1路轉換時間為80 ns，采樣速率為12. 5MS/ s，就必須使用MS320F2812芯片內部具有的ADC通道進行A /D轉換，MS320F2812芯片的操作保證了其測量和計算的速度與準確率。

2.3 人機接口

在人機接口過程中可以使用內部控制的KS0108點陣式LCD （128 ×32）顯示器，并且根據提示選擇自己所需要的項目。

系統硬件結構如圖1所示。

3 軟件設計

3.1 電源測綜合阻抗設計

電源測綜合阻抗設計主要是針對電力系統發生斷路故障時做出準確的判斷。從故障時測量到的相應量中減去故障前的分量，就可得到故障分量。系統阻抗圖如圖2所示。

電源側綜合阻抗為

Zs=-Umg/Img （1）

式中，Umg、Img分別為保護裝設處故障電壓、電流分量。

3.2 自適應電流與電壓速斷保護

（1）動作電流整定。動作電流整定值為

Iact=Kd*Kk*E/（Zs+ZL） （2）

動作出口條件。當故障電流值If≥Iact，動作出口。

（2） 動作電壓整定。動作電壓整定值為

Uact=E*ZL/[kk（Zs+ZL）] （3）

動作出口條件。當Uf≤Uact，動作出口。其中：Uf為故障電壓值；Uact為動作電壓整定值。

3.3 自適應反時限過電流保護

自適應反時限過電流保護在線路發生故障的時候，將電流的敏感程度做了相應的提高，實現在線自動整定反時限特性，自適應反時限過電流保護通過實時監測負荷電流IL。在線自動計算整定及動作過程如下：

計算時間系數：

tp=Δt·n·[（I/Ip）2-1] （4）

確定反時限特性：

t=tp·[（I/Ip）2-1] （5）

式中：n為級數，保護線路的下一級只有1級時，取n=1，有2級時，取n=2；Δt為時間級差，可取Δt=0.4s；I為實際負荷電流；tp為時間系數；t為保護的動作時間；Ioc為過電流保護的動作電流Ip=2Ioc/3。

3.4 交流電壓和交流電流斷線自檢

控制器的內嵌式電流互感器正常情況下對現場的實時監控能力方面是不擅長的，換種說法就反應靈敏程度低，但是這種內嵌式電流互感器根據對稱分量法實時計算零序電壓、電流，可以在相互比較的情況下得到相對準確的數據，并且做出合理的判斷。

4 結語

本文的最終研究目的是為了實現智能通信一體化，通過控制器的邏輯控制單元分析同事也通過檢測單元獲取主線路的電流、電壓信號進行分析，并且整合數據做出相應的結果判斷。而本文研究的智能供配電系統是由許多個PLC控制的斷路器通過互動網絡組成的，并且遙測、遙控、遙信和遙調這四項功能是智能供電系統的特點及優勢。

參考文獻

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