【摘 要】我國幾乎每個(gè)水電站都應(yīng)用了廠用電自動切換控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有自動系統(tǒng)的功能，尤其是對后備電源，但是這種系統(tǒng)運(yùn)行可靠性以及其他方面都難以保證，因此相關(guān)人員加入了PLC，以提高其運(yùn)行的可靠性。本文主要以蓮花水電站為例，具體的介紹了其水電站PLC廠用電自動切換控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與應(yīng)用效果，希望能夠?yàn)樵撓到y(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】水電站；PLC；廠用電自動切換控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

將PLC加入到廠用電自動切換控制系統(tǒng)中，既提高了運(yùn)行的可靠性，其自動化水平也有效的提高，最重要的是其使用性效果非常好，除此之外，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常簡單，容易操作，這也是其可靠性提高的重要原因，再加之，該系統(tǒng)維護(hù)能力比較強(qiáng)，即使出現(xiàn)了差錯(cuò)，也能夠通過程序的改變，對其進(jìn)行維護(hù)，而不需要改變硬件系統(tǒng)，因此這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有非常大的推廣價(jià)值。

1.水電站PLC廠用電自動切換控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

我國某些水電設(shè)備已經(jīng)呈現(xiàn)出老化的態(tài)勢，因此需要對其進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改造，否則會影響系水電站的安全運(yùn)行，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，PLC是設(shè)計(jì)應(yīng)用的重點(diǎn)，將其應(yīng)用在自動化切換系統(tǒng)中，能夠大大提高水電站的安全運(yùn)行效果，而且因?yàn)镻LC的特性，其維護(hù)能力也比較強(qiáng)，本文主要以蓮花站水電站為例來具體的介紹一些對該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1.1水電站概況

蓮花發(fā)電廠10.5kv廠用電系統(tǒng)自動切換為主線，蓮花發(fā)電廠10.5kv廠用電分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，其中Ⅰ、Ⅱ段分別通過電纜接至高壓廠用變壓器低壓側(cè)，且Ⅰ、Ⅱ段互為備用，Ⅲ段接至地方電網(wǎng)蓮花變電所，Ⅲ段作為Ⅰ、Ⅱ段的后備電源廠用電系統(tǒng)自動切換。

1.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)

針對蓮花水電站的具體情況應(yīng)該要對其PLC廠用電自動切換控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

1.2.1系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)

首先要選擇合適的PLC型號，一般情況下選擇FXON-40MR-D型號即可，因?yàn)檫@個(gè)型號的可編程控制器屬于小型結(jié)構(gòu)，而且其輸入利用的是光電隔離技術(shù)；輸出利用是繼電器，這種輸入與輸出方式，有很大的優(yōu)勢，其中最重要的優(yōu)勢就是抗干擾能力與其他方式相比很強(qiáng)，另外，這種型號PLC具有LED指示的功能，這種功能的運(yùn)用，能夠快速的查找與設(shè)備故障；其次，選擇好型號之后，就要從硬件設(shè)施開始設(shè)計(jì)，繪制硬件接線圖以及相關(guān)的邏輯框圖，之后開始編程，在繪制相關(guān)圖形時(shí)，一般設(shè)計(jì)人員會使用原水電站邏輯框圖，之后再對其進(jìn)行簡單處理，這種方式最大的弊端就是設(shè)計(jì)人員需要對原水電站使用的自動切換裝置非常熟悉與了解，對其動作邏輯掌握清楚，否則非常容易出現(xiàn)寄生回路，影響設(shè)計(jì)效果。而采用PLC編程的方式，出現(xiàn)寄生回路的情況就比較小，只要根據(jù)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的切換方式進(jìn)行切換即可；最后，設(shè)計(jì)結(jié)束之后，要進(jìn)行實(shí)際的檢驗(yàn)，根據(jù)蓮花站水電站的具體情況，利用PC機(jī)將設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的程序輸入到PLC中，之后將利用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，如果調(diào)試結(jié)果符合水電站現(xiàn)場的實(shí)際要求，就設(shè)計(jì)符合要求，可以對其進(jìn)行安裝。

在安裝的過程中，安裝人員要十分了解廠用電的運(yùn)行模式，而且編制程序要與實(shí)際相符，主要注意的是，要對通電聯(lián)進(jìn)行驗(yàn)證，并對驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行分析，如果符合要求之后，還要對設(shè)計(jì)回路進(jìn)行檢查，檢查的主要目的就是為了降低調(diào)試的工作量，同時(shí)也能夠降低電氣切換出現(xiàn)差錯(cuò)的概率。通過這幾方面工作的準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)出來的系統(tǒng)在安裝結(jié)束之后就可以馬山投入使用，而且其實(shí)用化水平也會非常高。

1.2.2抗干擾措施的設(shè)計(jì)

選擇FXON-40MR-D型號的可編程控制器的主要目的就是其抗干擾能力比較強(qiáng)，但是因?yàn)楦鞣N因素的綜合影響，不可能不會產(chǎn)生干擾，為了降低這種干擾能力，提高PLC的可靠性，需要對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。一般情況下，在設(shè)計(jì)過程中，主要就是PLC供電方式的選擇，如果是220V直流電源來供電，就會降低干擾的概率。之后選擇電源模塊，針對蓮花水電站的具體情況，選擇的是DC24V供電模塊，與此同時(shí)將開關(guān)電源方式選擇好，實(shí)踐證明這種設(shè)計(jì)方式，非常有效而且可靠。除了上述設(shè)備達(dá)到要求之外，控制電纜也要符合要求，一般情況下，使用的電纜是屏蔽電纜，并且保證電纜屏蔽層能夠可靠接地。

1.2.3輸出繼電器選型

PLC輸出模塊內(nèi)的小型繼電器的接點(diǎn)容量較小。其輸出性能指標(biāo)是：負(fù)載交流電壓240V時(shí)為80VA；負(fù)載直流電壓30V時(shí)為100W。因此，不能直接用于發(fā)電廠的DC220V控制回路中，必須用PLC驅(qū)動外部繼電器，用外部繼電器的接點(diǎn)驅(qū)動DC220V的負(fù)載。在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)PLC輸出直接帶DC220V的ST2-2A2B繼電器不行，故改用DC24V的ST2-2A2B型中間繼電器。

2.水電站PLC廠用電自動切換控制系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1廠變微機(jī)保護(hù)在電流互感器大變比下的測量精度問題

由于廠變10kV側(cè)電流互感器變比為5000A/5A，太大，廠變過流保護(hù)二次電流整定僅為0.14 A，因此要求RCS-9621AⅡ保護(hù)裝置滿足此測量精度要求。若選RCS-9621AⅡ保護(hù)裝置的額定電流為5A，其整定值范圍為0.5A～100A，不能滿足現(xiàn)場要求。在現(xiàn)場不更換電流互感器、不加裝電流互感器的情況下，為避免存在保護(hù)死區(qū)及提高保護(hù)的靈敏度等問題，采用了額定電流1A的裝置，其整定值范圍為0.1A～20A，只要滿足故障時(shí)裝置二次電流不大于20A即可安全運(yùn)行，在現(xiàn)場采用新型高壓限流熔斷器負(fù)荷開關(guān)時(shí)可以滿足此條件。同時(shí)，將廠變低壓側(cè)中性線的電流互感器變比適當(dāng)增大，由300A/5A更換為600A/5A。由于RCS-9621AⅡ微機(jī)保護(hù)裝置的抗干擾性能很好，當(dāng)保護(hù)的動作電流整定在很小的電流值情況下，仍能安全可靠地運(yùn)行。

2.2廠變微機(jī)保護(hù)與高壓限流負(fù)荷開關(guān)的整定值和操作回路配合問題

蓮花水電站1號、2號廠變10.5kV開關(guān)的型號為SN4-10G，長期運(yùn)行導(dǎo)致其運(yùn)行可靠性降低，同時(shí)其遮斷容量不滿足現(xiàn)場要求。為此，將廠變高壓開關(guān)更換為凱立FURN-01型高壓限流熔斷器負(fù)荷開關(guān)，其熔斷器與氧化鋅元件配合的電氣特性能有效地限制一次短路電流值。電動機(jī)操作機(jī)構(gòu)系A(chǔ)BB公司產(chǎn)品，合閘時(shí)間需4s。因此，RCS-9621AⅡ控制回路與FURN-01開關(guān)操作回路要進(jìn)行配合，當(dāng)開關(guān)操作把手KK合閘后，經(jīng)4s負(fù)荷開關(guān)觸頭閉合，由FURN-01的輔助接點(diǎn)重動RCS-9621AⅡ中的KKJ，TWJ和HWJ；當(dāng)開關(guān)操作把手KK分閘后，KK接點(diǎn)直接啟動KKJ，以確保KKJ和TWJ及保護(hù)動作后才能發(fā)出保護(hù)動作事故信號。將RCS-9621AⅡ出口板TWJ-HBJ的407（1D30）到406（1D29）連線斷開，并把出口跳閘接點(diǎn)與其他控制回路分開，以防止兩個(gè)操作回路之間發(fā)生短路。RCS-9621AⅡ的其他控制回路不用，僅用開關(guān)本身的電機(jī)操作控制回路。

3.結(jié)語

綜上所述，可知針對水電站的具體情況，對其進(jìn)行PLC廠用電自動切換控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)用價(jià)值非常高，其應(yīng)用效果也非常好，盡管本文是以蓮花水電站為例，但是其他水電站完全可以從中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)自身水電站自動切換控制系統(tǒng)的要求來選擇設(shè)計(jì)出更加科學(xué)合理的系統(tǒng)。 [科]

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