PLC技術在高壓開關柜電氣控制改造中的應用

劉茂騁

摘 要：PLC技術是由計算機控制和電氣自動控制技術高度整合產生的一個高科技產物，自從它誕生以來，以強大的控制功能和高運算及數據處理能力，具有極強的可靠性、安全性和靈活性，已被廣泛應用于工業制造、電力能源、化工、環境、醫療等各個領域，為人類的發展和科技進步作出了杰出的貢獻。近些年來，隨著PLC技術的迅速發展及人們對PLC認知的提高，PLC技術在高壓電網輸配電設備控制及相關領域得到大面積的推廣應用。它極大地提高了輸配電自動控制系統的簡捷性、安全可靠性，數據處理能力，給該領域使用者們運維操作和數據處理帶來極大的方便，給高壓輸配電設備維修人員日常維修帶來極大便捷，大大減輕了輸配電維修人員維修工作量，本文就此闡述PLC控制技術在高壓開關柜繼電保護中具體應用。

關鍵詞：PLC技術;高壓開關;電氣控制;運用

配電間是任何企事業單位的核心重要場所，它的任務主要是為各企事業單位起變電和配電電力配送的重任，它的安全性、可靠性、經濟性和合理性將直接影響到相關單位人身財產安全和經濟效益。通常一個配電間從建設投運使用，其使年限少則十多年，多則幾十年。隨著配電間使用年限的增加，變電和配電設備的各類故障就會日益增多，會嚴重危及企業的供電安全，最終影響企業的生產和經濟效益及人身安全，因此對配電設備維修保養，設備更新，確保其安全可靠運行尤其重要。

通過對公司10KV高壓配電間，3臺雙回路10KV帶高壓母聯的KY28型老式高壓開關柜原繼電器——接觸器控制系統進行PLC改造后，極大地提高了高壓開關柜運行的可靠性、安全性，大大地減少維修量及故障率，使用及操作維修更便捷，使采集數據更加真實有效。由于PLC控制器性能良好、干擾性強，通訊設施齊全，改造使用至今取得非常好的效果。現就改造內容及相關技術交流如下，同時對PLC技術在輸配電工程設備及其自動化控制中的運用進行探究。

1 高壓供電一次接線方式

該配電間為雙回路10KV 供電，一路為10KV 烏新1號線，另一路為興和線，共設烏新1號線高壓進線開關1只，編號為1001（1ZK）;設興和1線開關1只，編號為1002（2ZK），設10KV主母聯開關1只，編號為1000（3ZK）。正常供電時，兩路電源分列運行，互為備用。當一路進線電源因故停電時，另一路電源便自動投運，確保停電回路設備的正常供電。當停電回路的電源恢復供電時，母聯開關再自動斷開?；謴椭琳９╇娔Ｊ?。以上轉換模式改造前由各自高壓開關自帶的繼電器——接觸器控制模式的電控系統人工實現操作，費時費力停電時間長，影響范圍大，見一次線路圖。

2 雙回路高壓進線開關柜二次控制電源的改造

原有1001（1ZK）1002（2ZK）1000（3ZK），3只高壓開關進線開關柜二次回路控制電源為雙回路接觸器——繼電器控制系統。該類系統切換時間長，靈敏可靠性差;在使用過程中，由于繼電器——接觸器需24小時通電運行，加上配電間內供電電壓均偏高，尤其是夜間電壓更高，經常致使繼電器——接觸器線圈燒壞造成上述高壓開關誤動作。為此，在此次PLC控制系統改造中，選用高性能、高可靠性，快速切換的ATS雙電源自動切換開關：

1）克服接觸器的繼電器控制系統中經常因繼電器線圈燒壞而造成誤動作;2）克服切換時間長、安全可靠性差，不能遠程操控和顯示等缺點;采用ATS雙電源控制器后實現雙電源間的瞬間切換，極大地提高了控制電源的安全可靠性。同時ATS雙電源自動切換控制器還帶有通訊接口，可以實現對此開關的遠程操控，遠程顯示、缺回路報警等功能。大大地提高了控制電源雙回路切換的安全性和可靠性。

3 10KV三相進線電壓的檢測

高壓供電系統對三相電源進線電壓的檢測要求極高，高壓進線一旦欠壓和缺相，將會導致負荷側供電企業三相設備的損壞，造成嚴重的經濟損失，因此其客觀存在的重要性不言而喻。為此高壓配電設備在成品制造和設計中均設有三相電壓檢測和欠電壓和失壓保護裝置，一旦進線電壓缺相或進線電壓額定值低于一定的范圍，高壓開關便自動分閘，實現保護。老式高壓開關柜中此套保護系統均采用電壓類繼電器，通過人工機械設定方式來實現欠壓和失壓檢測和保護，進線電壓指示也為老式指針式電表。缺點：電壓檢測數據無法傳輸、自動存儲和打印保存;人工機械設定精度不高，用電壓繼電器檢測欠壓和失壓也常因繼電器線圈常年吸合造成損壞、還有繼電器觸頭常年外露極易氧化，且極怕震動，經常造成誤動作，危及供電安全。為此我通過選用高可靠性PLC模擬量電壓檢測輸入輸出變送器，進行全面改造，實現對2路高壓進線電壓的測精確測量、精確指示，精確設定，且通過PLC通訊端口實現終端遠程檢測顯示、存諸、打印和欠壓和失壓分閘事故記錄顯示報警等功能。

4 10KV高壓電流檢測

高壓供電系統的電流檢測均采用電流互感器取樣，指針式電流表顯示的傳統測量方式。該方式雖然直觀，但精度低，無法實現遠程傳送、監控和實時記錄及保存。為此選用高可靠性PLC模擬量電流輸入輸出變送器，實現對高壓進線電流的實時精確測量、實時精確指示，遠程記錄、實時遠程傳送打印保存等功能。讓值班人員和管理者隨時了解公司的用電狀況，隨時獲取公司用電負荷數據，為公司的生產經營和經濟分析提供第一手資料。

5 高壓供電回路一、回路二和母聯開關的聯動操作與控制

在老式二次回路電控制系統中，高壓回路一、回路二和母聯開關間的聯動控制操作全為接觸器——繼電器控制系統，由于該系統中采用接觸器——繼電器數量、品種、規格繁多，經常發生因繼電器或接觸器觸頭接觸不良造成不動作的情況;還因三個高壓開關之間安全保護要求極高，任何一個開關都不能發生誤動作，否則將會造成重大的安全事故。多年來為此更換大量相關的接觸器——繼電器。為了解決此類問題，我選用西門子S7系列PLC對該控制系統進行全面改造，選用一個PLC 代替幾十個繼電器，利用PLC強大的控制功能，實現了控制功能的集約化，拆除柜內原有的各類繼電器或接觸器，大大地節約了原控制柜內的安裝空間，使柜內更簡潔，更清爽。利用PLC強大的運算顯示功能、通訊功能，可通過觸措屏全面實現開關控制的遠程操作、遠程監控、遠程指示，對3高壓開關的分、合閘狀態、操作頻次、故障記錄全面實現自動化控制和顯示。

6 結語

隨著科學技術的迅速發展和PLC編程控制器的廣泛使用，這將會給各類工業、能源、化工各類產業的自動控制系統帶來質的飛躍，促進了電氣控制工程及其自動化控制的自動化程度，同時大大提高了其安全性可靠性，也節約了大量的工業原材料成本，也提高了工作效率。為操作人員帶來方便，給運維人員快速維修帶來便捷，同時也促使企業設備操作人員和運維人員加強學習，提高業務水平，通過自學和培訓主方式讓更多的人掌握PLC技術方面的知識，并通過大量的PLC 技術應用，讓企業設備管理和維修實現科學化系統化，并構建設備管理和維修信息數據庫，來全面滿足現代化工業企業的發展需求。

參考文獻

[1]王恒，王曉巖，王小健，等.一種基于PLC的高壓開關柜溫度監控系統.

[2]柯亞龍.一種PLC控制的高壓開關柜綜合測控系統.