電力系統中PLC自動化裝備常問題及維護探討

蔣源芳 李海強

摘 要：目前電力系統中保護裝置絕大數采用PLC控制，實現數字化的高效、靈敏、可靠的保護功能，同時對其維護保養也提出新的要求，本文通過現場常見問題總結，對PLC維護保養進行技術探討供大家參考。

關鍵詞：電力系統；PLC；自動化保護裝置；維護；探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.158

1 概述

電氣系統中傳統的機械觸點繼電器，是供配電系統內常見的保護裝置，隨著生產技術的發展和工礦企業網點的增多，顯然已不能滿足變電站自動化對繼電保護裝置的要求。PLC及其網絡被廣泛應用，PLC主要通過軟件程序來取代以傳統繼電器為主的順序控制、過程控制，它通過程序內部定義標簽、組態、人機界面來替代傳統的機械觸點式繼電保護，由程序取代硬件接線的方式來實現其邏輯控制，達到傳統電氣保護的功效。將PLC控制理念引入傳統的電氣系統繼電保護裝置中，可以克服傳統繼電器存在的不靈敏、誤差大、動作滯后的弊端；兼容了傳統繼電保護的功能，尤其是在一些大中型供配電保護系統中復雜、繁瑣保護與控制；另外PLC強大的通訊功能，為站內遠距離測、控提供強有力的技術支持。PLC系統的引入，能使供配電保護系統的工作變得更加簡單方便、靈敏可靠。

2 PLC保護系統常見問題及維護方案

（1）CPU異常：CPU報警時，應查看CPU報警指示，但它的報警一般都是很簡單，比如只顯示“內部、外部故障”，不能直接暴露問題。最常見的還是“外部故障”諸如傳感器、輸入/輸出單元故障的多，需要時間和精力去查找。至于“內部故障”多是由電源、通訊模塊引起的。

（2）輸入/輸出單元、擴展單元異常：出現該類故障報警時，應首要查看輸入/輸出單元和擴展單元銜接器銜接狀況、電纜銜接狀況，由此能確定故障單元。對此類問題，一般采用排除法最好。

（3）CPU運行正常，保護裝置不動作、無法執行：一般狀況下可依照：輸入——程序執行情況——輸出的過程進行檢查。

1）首先要排除外部硬件問題：輸入查看是運用輸入LED指示燈辨認，當輸入LED不亮時，可開始斷定是外部輸入體系問題，再配合萬用表查看，尤其是一些無源信號最為常見。有源信號就要測量其電壓情況，要分別①測量電源側，以排除電源問題；②測量終端側是否低電壓，該類問題較為常見如傳感器潮濕、接地等。當LED亮而內部監視器無顯現時，則可認為是輸入單元、CPU單元或擴展單元的問題。

2）程序過程查看，是通過上位機組態軟件來查看運行過程，當梯形圖的接點狀況（通、斷狀況）與現場不一致時，則是程序錯誤（例如內部繼電器兩層運用等），或是運算部分出現問題，這種現象最容易出現在安裝調試階段或改寫部分程序后。

3）輸出查看可用輸出LED指示燈辨認。當運算成果正確而輸出LED指示錯誤時（主要為邏輯錯誤），則可認為是CPU單元問題。當輸出LED亮而無輸出、無執行，則多為中間繼電器或外部負載體系出現問題。

4）無論輸出、輸出異常，我們還要檢查該點上一級動作的條件是否得到滿足，這個思路很重要：某點不動作，不能只查這一點，要順著流程和逆著流程向上、向下查一下，保護動作的條件是否得到滿足！不能“頭疼醫頭、腳疼醫腳”的檢查。

（4）電源短時停電，程序內容也會消失。1）首先查看電池是否存在問題。最常見的是“低電壓”報警或直接不顯示。這個是最常見的問題，筆者也多次遇到過這種現象，比如在2017年5月15-17日電氣試驗后，發現PLC系統故障，無法讓保護系統正常運行，對PS通過“FMR”開關解除故障，但“BATT1F、BATT2F”（綠色）故障燈一直亮，故障依然無法消除。后經檢查確認是兩臺PS均為電池故障，拆除電池測量均為1V。另外在檢修過程中，因PS經常處于“OFF”位置且電池也取下來，導致CPU內容程序丟失的問題，也需要從上位機重新下載。所以針對這種現象我們要：更換電池必須帶電進行，否則CPU內程序易丟失；PS不能長時斷電。如果把直接更兩塊電池的話，更換時間不得超過1分鐘。2）如果在替換電池后依然呈現電池異常報警，就可判定是存儲器或是外部回路的漏電流異常增大或有較強的電磁干擾所造成的。這就要從外部的接線入手進行檢查，相對來說就困難的多了。3）如果電池沒有出現低電壓、電池損壞的現象，那我們就要必要通過過反復通斷PLC本身電源來查看系統能否啟用。因為使微處理器正確啟動，PLC中設有初使復位點電路和電源斷開時的保存程序電路。這種電路出現異常問題時，就不能保存程序，所以可用電源的通、斷進行查看。

（5）光纖鏈路模塊故障。現在PLC系統多采用光纖組網，光纖及設備本身故障率是很低的，最常見的是光端機及其電源故障，一般情況下先檢查電源輸出情況，如果異常更換后基本都能解決。還有一種情況不太常見，但也遇得到過比如：在一次檢修工作后，發現PLC自動保護系統無法正常工作，經檢查發現為光纖鏈路模塊無法通訊，同時SYSTEM、CH2-LEVEL、CH3-LEVEL燈亮，CH3紅燈，CH1＼CH2燈不亮，CPU，EXTF燈亮、RDEF燈亮，同時CPU無達到RUN位置，STOP燈一直亮。CP，INTF燈亮，無法RUN位置，STOP燈一直亮。經排查發現是在停送電時造成的系統程序丟失，導致系統無法識別從站、無法通訊，從上位機載程序后恢復正常。

（6）電源重啟或復位后，CPU動作“STOP”，無法至“RUN”位置：這種問題可認為是噪聲攪擾或PLC內部接觸不良所造成的。噪聲原因一般都是電路板中小電容容量減小或元件功能不良所造成的，對接觸不良原因可經過輕輕敲PLC機體進行查看，還要查看電纜和銜接器的連接狀況。這種現象也很常見，尤其是在某些檢修工作后，尤其是檢修或移動一些線纜，導致線纜之間的間距發生變化造成的電磁干擾。

3 結束語

電力系統中的自動化保護裝置，是保護系統的重中之重，雖然它們都有很可靠的硬件保證，但我們還是要做到“未雨綢繆”，通過我們精心的維護、保養讓系統更加可靠、安全、靈敏。本文中的維護方法和程序僅限于PLC系統的檢查，如果牽涉高電壓設備及檢查請一定按站內既定的程序執行。