林木峰++夏龍軍++陸泉森

摘要：伴隨PLC應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，目前在工業(yè)控制領(lǐng)域中，應(yīng)用范圍最廣的一種控制設(shè)備就是PLC。PLC在低壓斷路器生產(chǎn)線中的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)相比較傳統(tǒng)的斷路器多了微機(jī)監(jiān)測、PLC控制充分應(yīng)用微電子及網(wǎng)絡(luò)通信等新技術(shù)，其性能相比較傳統(tǒng)的斷路器也是具有比較大優(yōu)勢的。智能供配電系統(tǒng)是由許多個(gè)PLC控制的斷路器通過互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)組成的，并且遙測、遙控、遙信和遙調(diào)這四項(xiàng)功能是智能供電系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：繼電器控制系統(tǒng)；PLC；低壓斷路器；二次回路

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)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(dòng)作反應(yīng)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(tǒng)中對線路中的過載、短路和接地等故障的發(fā)生，其主要的工作原理便是針對檢測單元發(fā)出的電壓電流的頻率信號做出相應(yīng)的判斷動(dòng)作。

PLC在低壓斷路器生產(chǎn)線中的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(diào)理電路組成，在工作過程中其敏感程度比傳統(tǒng)斷路器更為顯得有優(yōu)勢，邏輯控制單元的組成主要分為兩個(gè)部分，高性能的單片機(jī)與外圍電子電路這兩個(gè)部分，智能斷路器在控制信號的準(zhǔn)確程度，幾期反應(yīng)速度，還有一些智能反應(yīng)工作都是十分具備商業(yè)價(jià)值的。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 核心芯片

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

2.2 數(shù)據(jù)采集與通訊

在數(shù)據(jù)采集與通訊過程中，每1路轉(zhuǎn)換時(shí)間為80 ns，采樣速率為12. 5MS/ s，就必須使用MS320F2812芯片內(nèi)部具有的ADC通道進(jìn)行A /D轉(zhuǎn)換，MS320F2812芯片的操作保證了其測量和計(jì)算的速度與準(zhǔn)確率。

2.3 人機(jī)接口

在人機(jī)接口過程中可以使用內(nèi)部控制的KS0108點(diǎn)陣式LCD （128 ×32）顯示器，并且根據(jù)提示選擇自己所需要的項(xiàng)目。

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 電源測綜合阻抗設(shè)計(jì)

電源測綜合阻抗設(shè)計(jì)主要是針對電力系統(tǒng)發(fā)生斷路故障時(shí)做出準(zhǔn)確的判斷。從故障時(shí)測量到的相應(yīng)量中減去故障前的分量，就可得到故障分量。系統(tǒng)阻抗圖如圖2所示。

電源側(cè)綜合阻抗為

Zs=-Umg/Img （1）

式中，Umg、Img分別為保護(hù)裝設(shè)處故障電壓、電流分量。

3.2 自適應(yīng)電流與電壓速斷保護(hù)

（1）動(dòng)作電流整定。動(dòng)作電流整定值為

Iact=Kd*Kk*E/（Zs+ZL） （2）

動(dòng)作出口條件。當(dāng)故障電流值If≥Iact，動(dòng)作出口。

（2） 動(dòng)作電壓整定。動(dòng)作電壓整定值為

Uact=E*ZL/[kk（Zs+ZL）] （3）

動(dòng)作出口條件。當(dāng)Uf≤Uact，動(dòng)作出口。其中：Uf為故障電壓值；Uact為動(dòng)作電壓整定值。

3.3 自適應(yīng)反時(shí)限過電流保護(hù)

自適應(yīng)反時(shí)限過電流保護(hù)在線路發(fā)生故障的時(shí)候，將電流的敏感程度做了相應(yīng)的提高，實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)整定反時(shí)限特性，自適應(yīng)反時(shí)限過電流保護(hù)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測負(fù)荷電流IL。在線自動(dòng)計(jì)算整定及動(dòng)作過程如下：

計(jì)算時(shí)間系數(shù)：

tp=Δt·n·[（I/Ip）2-1] （4）

確定反時(shí)限特性：

t=tp·[（I/Ip）2-1] （5）

式中：n為級數(shù)，保護(hù)線路的下一級只有1級時(shí)，取n=1，有2級時(shí)，取n=2；Δt為時(shí)間級差，可取Δt=0.4s；I為實(shí)際負(fù)荷電流；tp為時(shí)間系數(shù)；t為保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間；Ioc為過電流保護(hù)的動(dòng)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(nèi)嵌式電流互感器正常情況下對現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力方面是不擅長的，換種說法就反應(yīng)靈敏程度低，但是這種內(nèi)嵌式電流互感器根據(jù)對稱分量法實(shí)時(shí)計(jì)算零序電壓、電流，可以在相互比較的情況下得到相對準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并且做出合理的判斷。

4 結(jié)語

本文的最終研究目的是為了實(shí)現(xiàn)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(jìn)行分析，并且整合數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的結(jié)果判斷。而本文研究的智能供配電系統(tǒng)是由許多個(gè)PLC控制的斷路器通過互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)組成的，并且遙測、遙控、遙信和遙調(diào)這四項(xiàng)功能是智能供電系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

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