王鵬飛 ,盧洪軍

（國(guó)網(wǎng)吉林省電力公司長(zhǎng)春供電公司,吉林長(zhǎng)春，130021）

儀表自動(dòng)化中繼電器型開(kāi)關(guān)量的探討

王鵬飛 ,盧洪軍

（國(guó)網(wǎng)吉林省電力公司長(zhǎng)春供電公司,吉林長(zhǎng)春，130021）

變電站儀表自動(dòng)化是國(guó)家電網(wǎng)隨著科技不斷發(fā)展的成果。當(dāng)下變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中一般選用的是繼電器開(kāi)關(guān)量，來(lái)作為開(kāi)關(guān)型控制電器的主要結(jié)構(gòu)，達(dá)到對(duì)高低壓回路進(jìn)行接通以及斷開(kāi)的作用，從而實(shí)現(xiàn)控制以及報(bào)警的目的。文章通過(guò)對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，固態(tài)繼電器開(kāi)關(guān)量供電回路進(jìn)行分析，對(duì)目前站控程序不統(tǒng)一的問(wèn)題進(jìn)行了歸納分析，最終給出了更為合理的接線方式，改善了目前程序不統(tǒng)一的問(wèn)題，為我市的儀表自動(dòng)化優(yōu)化給出了建設(shè)性意見(jiàn)。

變電站；儀表自動(dòng)化；繼電器型開(kāi)關(guān)量

1 相關(guān)理論以及工作原理概述

1.1 繼電器基本概念

儀表自動(dòng)化是科技迅速發(fā)展的產(chǎn)物，在電網(wǎng)、機(jī)械、電子等各項(xiàng)領(lǐng)域，都會(huì)運(yùn)用自動(dòng)化控制裝置，同時(shí)，自動(dòng)化控制技術(shù)中最為基礎(chǔ)和原始的就是繼電器的使用以及發(fā)展。目前在市面上流動(dòng)較多的就是電繼電器以及固態(tài)繼電器，鑒于固態(tài)繼電器具有更加穩(wěn)定的特征，使用壽命更高，所以文章基于固態(tài)繼電器的討論。

1.2 固態(tài)繼電器工作原理

固態(tài)繼電器也稱之為固態(tài)開(kāi)關(guān)，是一類新式的四端以弱控器的無(wú)觸點(diǎn)功率控制元件。通?；谳斎胄盘?hào)后其主控回路會(huì)表現(xiàn)出通路狀態(tài)，在沒(méi)有信號(hào)時(shí)候呈現(xiàn)斷路狀況，固態(tài)繼電器是一類四端組件：其由兩個(gè)輸入控制器和兩個(gè)輸出受控端組成。輸入控制部分、隔離部分及輸出控制部分三個(gè)構(gòu)件組成了固態(tài)繼電器。輸入控制通常由有限流量電阻器或恒流電路和二極管組成; 隔離通常由光隔離器組成。輸出部分一般由光敏感控制器、電壓零交叉控制器、驅(qū)動(dòng)程序、晶閘管和電阻吸收部分組成。固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)如下所示。

圖1 固態(tài)繼電器方框圖

1.3 固態(tài)繼電器工作特點(diǎn)分析

(1)固態(tài)繼電器的輸入控制電壓偏低，通常在3-14V，其驅(qū)動(dòng)電流較小，通常在3-15mA，輸入控制電壓與TTL/DTL/HTL電平兼容。無(wú)論是直流電壓還是交流電壓均能用作輸入控制電壓。

(2)輸入和輸出之間的光隔離，弱和強(qiáng)控制可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)，因此弱電完全隔離，兩部分之間的安全絕緣大于電壓2kV,UL標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際電氣設(shè)備一致。

(3)輸出無(wú)接觸，無(wú)噪聲，無(wú)火花，切換速度快。

(4)輸出部分通常包含一個(gè)內(nèi)部RC超高壓吸收器電路,從而防范因?yàn)樗矔r(shí)間的高壓損壞固態(tài)繼電器。

(5)目前有很多規(guī)格可以供電網(wǎng)選擇：恒流直流類型、交流類型、輸入有電阻限流直流類型。有兩種輸入方式，即為直流輸出方式、交流輸出方式。輸出額定電壓有兩大類，分別為交流電壓，一般為220V-380V，以及直流電壓，一般為30-180V。交流電壓輸出中，一般分為過(guò)零觸發(fā)型以及非過(guò)零觸發(fā)型,非過(guò)零觸發(fā)型有稱之為移相型。

(6)過(guò)零觸發(fā)型固態(tài)繼電器的抗干擾能力非常強(qiáng)，不容易受到外界干擾。

(7)固態(tài)繼電器選用的環(huán)氧樹(shù)脂，全方位密封裝，其具有防塵、壽命長(zhǎng)、抗潮濕等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。

2 固態(tài)繼電器的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

我市國(guó)網(wǎng)目前正在使用一種固態(tài)繼電器開(kāi)關(guān)量，達(dá)到對(duì)不同的負(fù)載量的電源進(jìn)行控制。為了提升開(kāi)關(guān)量的輸出的可靠性、電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化等，將電路板的尺寸盡量做到最小，而固態(tài)繼電器作為開(kāi)關(guān)量的輸出零部件剛好能滿足上述要輸。固態(tài)繼電器的輸出與輸入之間相互隔離，選用的電阻達(dá)到了高絕緣性，同時(shí)與TTL電路設(shè)計(jì)能夠做到兼容輸入。

單片機(jī)8031通過(guò)P1.0、P1.3的清零或者是執(zhí)委來(lái)達(dá)到控制LD1～LD4 交流電源的通斷。圖中YM1～YM4 是防過(guò)壓的MOV壓敏電阻，RD1～RD4是防負(fù)載短路的熔斷器。

P1.0清零，驅(qū)動(dòng)器7407到SSR1(固態(tài)繼電器1)負(fù)載輸入低，SSR1獲得輸入控制電壓，導(dǎo)致SSR1輸出路徑連接負(fù)載LD1到電源。與此同時(shí)，發(fā)光管D1亮起，表明LD1的電源開(kāi)啟。

P1.1設(shè)置，通過(guò)內(nèi)相驅(qū)動(dòng)器到SSR2負(fù)載輸出高，SSR2無(wú)輸入控制電壓，阻斷SSR2輸出。切斷負(fù)載LD2的電源。D2沒(méi)有被照亮，說(shuō)明LD2的電源被阻擋。

圖2 開(kāi)關(guān)量輸出電路

3 繼電器常開(kāi)常閉問(wèn)題的討論

繼電器常閉常開(kāi)問(wèn)題，需要從如下兩個(gè)方面著手分析。

(1)若要令正在運(yùn)行的控制回路停止下來(lái)，必須要切斷電源，這是屬于硬件級(jí)別的保護(hù)，通常是常閉。

(2)出于對(duì)軟件級(jí)的保護(hù)，一般是通知PLC系統(tǒng)停機(jī)，這是采用常開(kāi)模式。

針對(duì)開(kāi)關(guān)量，一般采用的是觸發(fā)PLC程序邏輯，在對(duì)程序進(jìn)行編碼時(shí)候，設(shè)備數(shù)據(jù)采用是常開(kāi)。外部回路帶電的時(shí)候邏輯回路是常閉。該設(shè)計(jì)雖然在低壓回路中有一定的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，但是也存在一定的缺陷：由于設(shè)備長(zhǎng)期帶電，導(dǎo)致設(shè)備受損，該設(shè)計(jì)邏輯只適合在低壓回路中，比較不適合高壓回路。

4 繼電器故障分析

繼電器故障一般可以分為兩大類。

(1)外部供電回路掉電。(2)控制回路非常規(guī)性的斷路以及短路。繼電器接線頭在通常情況下是不會(huì)發(fā)生短路的，為了保證發(fā)生故障后第一時(shí)間知曉，需要讓邏輯回路一直處于通電條件，如此才能在發(fā)生故障后出現(xiàn)報(bào)警。如此能夠保證邏輯回路因?yàn)榻宇^松動(dòng)或者是腐蝕導(dǎo)致的斷路、外部回路出現(xiàn)斷電、出現(xiàn)短路后的報(bào)警三種情況下，都能在上位機(jī)上得到報(bào)警提示。唯有開(kāi)關(guān)量出現(xiàn)故障后有上位機(jī)報(bào)警提示，方能減輕運(yùn)維人員的工作量，給繼電器維護(hù)工作帶來(lái)便利。

圖3 機(jī)油液位開(kāi)關(guān)狀態(tài)圖

5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況

如下圖為我市變電站開(kāi)關(guān)量正常接線未出現(xiàn)故障下的指示狀態(tài)。高低報(bào)處在min處，常開(kāi)觸點(diǎn)6-7與邏輯回路接通，外部電源綠燈亮起，警報(bào)知識(shí)等紅燈亮起，說(shuō)明該情況下是PLC采用常開(kāi)模式。

上述接法有兩大弊端：

(1)接線不夠規(guī)范，將低報(bào)的報(bào)警狀態(tài)來(lái)對(duì)高報(bào)的正常狀態(tài)表達(dá)，導(dǎo)致運(yùn)維人員對(duì)開(kāi)關(guān)量狀態(tài)形成誤判。

(2)當(dāng)6-7接頭松動(dòng)或者是遭受到腐蝕導(dǎo)致線路斷路時(shí)，該故障情況在上位機(jī)上基本看不出，一旦出現(xiàn)超高狀態(tài)，上機(jī)位也不會(huì)出現(xiàn)報(bào)警提示。

6 結(jié)論

(1)對(duì)于液位開(kāi)關(guān)。高報(bào)的接法：高報(bào)打到max位。邏輯回路接6-7(或者3-4)。外部電源綠燈亮，報(bào)警指示紅燈滅，為正常。此時(shí)邏輯回路為正常常閉。PLC邏輯為：。低報(bào)的接法：低報(bào)打到min位。其他與高報(bào)相同。

(2)流量與壓力的開(kāi)關(guān)，結(jié)構(gòu)與功能基本相同，可以選用一樣的接法。

[1]潘琢金.C8051F021/1/2/3 混合信號(hào)ISP FLASH微控制器數(shù)據(jù)手冊(cè)[M].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)新華龍電子有限公司，2005.

[2]Isolated RS485 Interface 數(shù)據(jù)手冊(cè).

[3]High- Linearity Analog Optocouplers HCNR201 數(shù)據(jù)手冊(cè).

[4]鄧星鐘主編.機(jī)電傳動(dòng)控制[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004.

The discussion of relay switching volume in instrument automation

Wang Pengfei,Lu Hongjun
(State grid jilin power company changchun power supply company,Changchun Jilin,130021)

The automation of substation instrumentation is the result of the continuous development of national power grid The substation automation system is generally selected in relay switch, and as the main structure of switch type control appliances, to achieve the high and low voltage circuit on and off,so as to realize the purpose of control and alarm Based on substation automation system, the amount of solid state relay switch power supply circuit is analyzed, the current stand accused of program is not unified question has carried on the induction analysis, finally presents a more reasonable wiring way, the question of improving the current program is not unified, constructive Suggestions are given for zhuhai instrument automation optimization

substation; Instrument automation; Relay type switching volume