摘 要：無(wú)錫華潤(rùn)微電子晶芯廠房變電站是一個(gè)6.6kv雙主供、單備供電網(wǎng)，為了提高供電質(zhì)量及運(yùn)行的可靠性，文章使用可編程邏輯控制器（PLC），來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓進(jìn)線隔離開(kāi)關(guān)與出線斷路器之間的電氣連鎖，并起到指示、報(bào)警、閉鎖等作用。

關(guān)鍵詞：PLC；變電站；高壓系統(tǒng)；斷路器；隔離開(kāi)關(guān)

1 晶芯廠房變電站配電網(wǎng)的基本情況

晶芯廠房變電站6.6kv配電網(wǎng)為雙電源主供、單電源備供的雙母線運(yùn)行系統(tǒng)，見(jiàn)（圖1）。

圖1 晶芯廠房變電站系統(tǒng)布置圖

變電站設(shè)有高壓進(jìn)線隔離柜4臺(tái)（H6、H7、H8、H9）、變壓器出線柜6臺(tái)（H0、H3、H4、H11、H12、H13）、高壓冷凍機(jī)出線柜2臺(tái)（H1、H2）、高壓PT柜2臺(tái)（H5、H10）。其中H6（主供進(jìn)線1）與（H7備供進(jìn)線1）、H8（備供進(jìn)線1）與H9（主供進(jìn)線2）運(yùn)行位置互為連鎖，只允許其中一臺(tái)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)各路出線開(kāi)關(guān)與進(jìn)線隔離之間為防止出現(xiàn)誤操作也存在連鎖保護(hù)，各柜配備情況和保護(hù)連鎖方案如表1。

表1 隔離柜之間的保護(hù)連鎖

注：0為運(yùn)行狀態(tài)，1為冷備用狀態(tài)

進(jìn)線隔離柜與出線開(kāi)關(guān)柜的保護(hù)連鎖，如表2。

2 原設(shè)計(jì)的連鎖機(jī)構(gòu)與電氣原理

變電站所用高壓柜均采用KNY-28型全封閉高壓電氣柜，根據(jù)電氣設(shè)備的“五防”要求，在不同的開(kāi)關(guān)與閘刀之間配置有不同的機(jī)械及電氣連鎖。其中主要的有以下三種。

2.1 主供進(jìn)線柜與備供進(jìn)線柜之間配置有機(jī)械連鎖機(jī)構(gòu)與電磁鎖的電氣連鎖雙重保護(hù)：機(jī)械連鎖主要是通過(guò)一匙兩鎖（一把鑰匙打開(kāi)其中一把鎖后將無(wú)法取下，另一把鎖也就無(wú)法打開(kāi)）方式來(lái)達(dá)到互鎖的目的；電磁鎖連鎖則是通過(guò)電氣的互鎖電路來(lái)達(dá)到控制。

2.2 進(jìn)線柜與各出線柜之間只存在電氣連鎖保護(hù)，大多數(shù)廠家采用的電氣線路有兩種。一種為電磁鎖連鎖，一種為分合閘回路連鎖。見(jiàn)（圖2）

2.3 進(jìn)線柜后門(mén)與進(jìn)線閘刀之間的連鎖。主要也是電磁鎖連鎖，在圖2中已有所體現(xiàn)。

電磁鎖的應(yīng)用主要是成本低廉、安裝方便，但是電磁鎖長(zhǎng)期通電運(yùn)行，其壽命往往有限，故障率明顯增加，而且容易引起機(jī)構(gòu)卡死，導(dǎo)致無(wú)法操作（雖然設(shè)計(jì)有機(jī)械解鎖，但在突發(fā)事件的處理過(guò)程中，往往得不償失）；分合閘回路連鎖主要是為增加可靠性而被廣泛采用，但需要增加輔助繼電器進(jìn)行觸點(diǎn)的擴(kuò)展，同時(shí)眾多開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)需要可靠的串、并聯(lián)，電氣線路連接復(fù)雜，一旦出現(xiàn)連鎖故障，往往查找麻煩。尤其是在從事電子設(shè)計(jì)、制造的企業(yè)，對(duì)用電的可靠性提出了更高的要求，對(duì)變電設(shè)備的要求也越來(lái)高。

3 對(duì)原有設(shè)備的改造設(shè)想

3.1 可編程序控制器（PLC）在高壓電氣設(shè)備上應(yīng)用的可行性

綜觀以上論述，傳統(tǒng)的電氣連鎖已越來(lái)越不適應(yīng)企業(yè)的需求?？删幊绦蚩刂破髟谄渌黝I(lǐng)域的電器設(shè)備上已被廣泛地應(yīng)用，在高壓變電設(shè)備上的應(yīng)用，目前涉及范圍只在110kv以上的后備保護(hù)、自投運(yùn)行、遙信遙測(cè)等方面。在設(shè)備本身的應(yīng)用上并不多。就可編程序控制器的特點(diǎn)而言，其具有極高的可靠性、穩(wěn)定性；方便快捷的操作；強(qiáng)勁的通訊能力；豐富的擴(kuò)展模塊。因此，我認(rèn)為在局部相對(duì)獨(dú)立的、配電系統(tǒng)較為復(fù)雜的變電設(shè)施范圍內(nèi)，可編程序控制器有其獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。

3.2 以SIMATIC S7-200系列PLC為例，對(duì)晶芯廠房變電站高壓系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)

高壓進(jìn)線柜之間及進(jìn)線柜與出線柜之間電氣連鎖的改造。對(duì)于電氣連鎖的改進(jìn)，主要在以下幾方面：第一，在改造設(shè)計(jì)中添加了解鎖指示燈與解鎖轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。主要是解決在現(xiàn)場(chǎng)操作中能確認(rèn)隔離小車(chē)的實(shí)際位置、解鎖是否到位；同時(shí)只有在接通了解鎖轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)后，對(duì)應(yīng)的電磁鎖才得電解鎖，是電磁鎖的接通時(shí)間大大縮短，這樣可以避免運(yùn)行中電磁鎖長(zhǎng)期吸合導(dǎo)致的燒毀現(xiàn)象。第二，增加了指示燈的閃爍提示功能，閃爍時(shí)提示隔離小車(chē)已到解鎖位置，當(dāng)合上解鎖轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)則停止閃爍而常亮。當(dāng)進(jìn)入運(yùn)行位置后，解鎖指示燈熄滅，運(yùn)行指示燈常亮。第三，在工作原理中運(yùn)用PLC的內(nèi)部邏輯來(lái)代替外部觸點(diǎn)的串并聯(lián)連接。當(dāng)所有出線開(kāi)關(guān)及相鄰隔離開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)位置時(shí)，本體隔離開(kāi)關(guān)解鎖。當(dāng)本體隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)入運(yùn)行位置后，一是閉鎖相鄰隔離開(kāi)關(guān)，二是解鎖所有出線開(kāi)關(guān)的合閘回路。

PLC的編程程序如下：

LD I0.1 I輸入端定義

A I0.2 I0.0主供進(jìn)線1冷備用位置開(kāi)關(guān)

A I0.3 I0.1備供進(jìn)線1冷備用位置開(kāi)關(guān)

A I0.4 I0.2出線開(kāi)關(guān)H0分閘狀態(tài)開(kāi)關(guān)

A I0.5 I0.3出線開(kāi)關(guān)H1分閘狀態(tài)開(kāi)關(guān)

A I0.6 I0.4出線開(kāi)關(guān)H2分閘狀態(tài)開(kāi)關(guān)

AN I2.5 I0.5出線開(kāi)關(guān)H3分閘狀態(tài)開(kāi)關(guān)

= M0.0 I0.6出線開(kāi)關(guān)H4分閘狀態(tài)開(kāi)關(guān)

LD I0.0

A I0.2 I1.0主供進(jìn)線2冷備用位置開(kāi)關(guān)

A I0.3 I1.1備供進(jìn)線2冷備用位置開(kāi)關(guān)

A I0.4 I1.2出線開(kāi)關(guān)H11分閘狀態(tài)開(kāi)關(guān)

A I0.5 I1.3出線開(kāi)關(guān)H12分閘狀態(tài)開(kāi)關(guān)

A I0.6 I1.4出線開(kāi)關(guān)H13分閘狀態(tài)開(kāi)關(guān)

AN I2.4

= M0.1 I2.0主供進(jìn)線1解鎖轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

LD I1.1 I2.1備供進(jìn)線1解鎖轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

A I1.2 I2.2主供進(jìn)線2解鎖轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

A I1.3 I2.3備供進(jìn)線2解鎖轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

A I1.4 I2.4主供進(jìn)線1運(yùn)行位置開(kāi)關(guān)

AN I2.7 I2.5備供進(jìn)線1運(yùn)行位置開(kāi)關(guān)

= M0.2 I2.6主供進(jìn)線2運(yùn)行位置開(kāi)關(guān)

LD I1.0 I2.7備供進(jìn)線2運(yùn)行位置開(kāi)關(guān)

A I1.2

A I1.3 Q輸出端定義

A I1.4 Q0.0主供進(jìn)線1解鎖指示燈

AN I2.6 Q0.1備供進(jìn)線1解鎖指示燈

= M0.3 Q0.2主供進(jìn)線2解鎖指示燈

LDN T38 Q0.3備供進(jìn)線2解鎖指示燈

TON T37， +10Q0.4KM1（主供進(jìn)線1電磁鎖）

LD T37 Q0.5KM2（備供進(jìn)線1電磁鎖）

TON T38， +10Q0.6KM3（主供進(jìn)線2電磁鎖）

LD M0.0 Q0.7KM4（備供進(jìn)線2電磁鎖）

A T37

O I2.0

AN I2.4

= Q0.0

LD M0.1

A T37

O I2.1

AN I2.5

= Q0.1

LD M0.2

A T37

O I2.2

AN I2.6

= Q0.2

LD M0.3

A T37

O I2.3

AN I2.7

= Q0.3

LD M0.0

A I2.0

AN I2.4

= Q0.4

LD M0.1

A I2.1

AN I2.5

= Q0.5

LD M0.2

A I2.2

AN I2.6

= Q0.6

LD M0.3

A I2.3

AN I2.7

= Q0.7

3.3 通過(guò)PLC進(jìn)行遙信及故障報(bào)警的傳輸

由于中低壓配電網(wǎng)的一個(gè)主要特點(diǎn)是頻繁開(kāi)關(guān)操作和故障跳閘。因此，實(shí)現(xiàn)遙信，及時(shí)報(bào)告故障地點(diǎn)、故障原因，安排停電、供電計(jì)劃，是配電自動(dòng)化的主要任務(wù)。所以根據(jù)各開(kāi)關(guān)柜二次接線的實(shí)際情況，確定遙信規(guī)模為12點(diǎn)。整個(gè)變電站的進(jìn)線與出線開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)均通過(guò)狀態(tài)開(kāi)關(guān)輸入PLC，在PLC的每次掃描中，各個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)被自動(dòng)寫(xiě)入相應(yīng)的輸入點(diǎn)映象寄存器位中，掃描程序捕捉任何開(kāi)關(guān)的狀態(tài)變化信息，并將它們作為事件報(bào)文通過(guò)PLC的自由口進(jìn)行傳送，主要是通過(guò)PLC自帶的RS-485口傳送到110kv中央控制室監(jiān)控微機(jī)。

PLC可選用SIMENS模塊化的S7-200系列，包含基本模塊S7-224（含14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)）、輸入點(diǎn)擴(kuò)展模塊（8個(gè)輸入點(diǎn)），S7-224型基本模塊本身自帶14個(gè)輸入點(diǎn)、10個(gè)輸出點(diǎn)，有一個(gè)斷電保持的時(shí)鐘。有簡(jiǎn)單的通信功能，加、減、乘、除運(yùn)算功能，豐富的移位、位操作、邏輯判斷功能，較強(qiáng)的中斷功能。這些特點(diǎn)為實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)中遠(yuǎn)動(dòng)裝置的各種功能（遙測(cè)、遙信、遙控等）提供了靈活、快捷、經(jīng)濟(jì)、可靠的保證。

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