PLC在双电源备自投控制系统中的应用.docx

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PLC在双电源备自投控制系统中的应用

计算机控制技术与应用

课程设计

题目：

PLC在双电源备自投控制系统中的应用

系别：

电气工程与自动化

专业：

电气工程及其自动化

姓名：

荆毅

学号：

B

PLC在双电源备自投控制系统中的应用

内容摘要:

低压双电源各自投控制系统常采用各类继电器组合控制,存在切换不够快速、可靠性差、维护量大,很大程度上影响着供电的连续性。

而基于PLC控制的各自投控制系统,可以集成常用的明备用和暗备用双电源控制方案,其可靠性高、操作方便、动作迅速、外部接线简单,不同的方案只需通过转换开关就能方便的选择相应的控制程序,不但能提高供电可靠性,还可以进行故障判断和闭锁自投功能,从而提高设备的安全运行水平。

关键词:

PLC、双电源、备自投、闭锁

目录前言...............................................1

第1章双电源系统一次方案和切换要求....................................................2

1.1两台变压器暗备用方式..............................3

1.2两台变压器明备用方式.............................4

第二章控制系统......................................5

变压器电压的检测..................................6

断路器的控制......................................7

进线断路器的控制接线...............................8

PLC的选择及I/0分配...............................9

第三章逻辑框图及逻辑关系

逻辑功能图.........................................10

梯形图.............................................11

第四章结束语........................................12

参考文献.............................................13

前言

随着科学技术的迅速发展和国民经济的现代化,人们的工作生活对电能的依赖越来越高,对供电可靠性、连续性的要求越来越严。

常见的双电源各自投控制系统采用各类继电器组合实现,由子元件多、接点多,其维护量大、切换不够快速、可靠性差,在一定程度上影响着人们用电的连续性。

而基于PLC控制的备自投控制系统,可以集成常用的明各用和暗各用双电源控制方案,其可靠性高、操作方便、动作迅速、外部接线简单,不同的方案只需通过转换开关就能方使的选择相应的控制程序,不但能提高供电可靠性,还可以进行故障判断和闭锁自投功能,从而提高设备的安全运行水平。

第一章双电源系统一次方案和切换要求

最常用的低压双电源供电方案有两台变压器暗各用方式和两台变压器明备用方式。

两台变压器暗备用方式

.1两台变压器暗各用一次方案

图1为单母线分段,两台变压器互为各投的暗备用方案:

正常运行情况下两台变压器分别带I、II段母线运行,QF1、QF2在合闸位置,QF3在分闸位置。

当某一台变压器失电或有故障时,相应的进线断路器跳闸,母联断路器QF3合闸,另一台变压器带I、II段母线运行。

1.两台变压器暗备用切换要求

（1）两台变压器供电正常,QF1、QF2应在合闸位置,QF3在分ll11]位置,两台变压器分别带I、II段母线运行

（2）当某台变压器无论什么原因失电时,应首先分开本侧进线断路器后,再合上母联断路器QF3,由另一台变压器带I、II段母线;·1行;当该台变压器恢复来电后,应首先分开母联断路器QF3后,再合上该侧进线断路器,I、II段母线分列1行（3）当两台变压器都失电时,三台断路器都.应分1l11]当变.压器恢复来电后,进线断路器应自动投入,带上相.应的母线;·1行（4）任一台断路器故障跳ll11],应闭锁自投断路器（5）变压器超温跳ll?

应闭锁该侧断路器,待变.压器超温故障解除后方可投入。

（6）电压检测的任一相断线时,PLC不应误动作;人工手动操作断路器时PLC不应动作。

（7）任何情况下.应保证最多两台断路器合闸。

两台变压器明备用方式

1两台变压器明备用一次方案

图2为单母线不分段,两台变压器一用一各的明备用方案:

正常运行情况下主用变压器（如1#变压器）带母线运行,QF1在合闸位置,QF2在分闸位置。

当主用变压器失电或有故障时,主用断路器QF1分闸,各用断路器QF2合闸,各用变压器（如2#变压器）带母线运行。

1.2.2两台变压器明备用切换要求

（1）主用变压器和各用变压器都正常有电,QF1应在合闸位置,QF2在分闸位置,主用理器带母线运行。

（2）当主用变压器无论什么原因失电时,应首先分开主用断路器QF1后,再合上备用断路器QF2,由各用变压器带母线运行;当主用变压器恢复来电时,应首先分开备用断路器QF2后,再合上主用断路器QF1,由主用变压器带母线运行。

（3）当两台变压器都失电时,两台断路器都应分闸;当变压器恢复来电后,断路器应自动投入,带上母线运行。

（4）任一台断路器故障跳闸,应闭锁另一台断路器自动投入.

（5）变压器超温跳闸,应闭锁该侧断路器,待变压器超温故障解除后方可投入.

（6）电压检测的任一相断线时,PLC不应误动作;人工手动操作断路器时PLC应动作.

（7）任何情况下应保证只能一台断路器合闸.

第二章控制系统

变压器电压的检测

图3为变压器电压检测用继电器接线图,KA1、KA2接在QF1进线端,KA3、KA4接在QF2进线端,变压器有电时,继电器吸合,常闭触点打开,变压器失电时,继电器返回,常闭触点闭合,为了防止电.压检测回路断线引起PLC误动作,把其常闭触点串联后引至PLC作为电压检测输入信号。

断路器的控制

目前市场上用在低压配电系统中的主断路器控制原理基本相似,而暗备用方式和明备用方式控制接装也绝大部分相同,为了简单分析,现就暗备用方式采用上海施耐德配电电器有限公司的MT型断路器进行原理分析。

进线断路器的控制接线

图4为QF1（QF2）进线断路器控制接线图,由子控制原理一样,括号外为QF1接线,括号内为QF2接续,虚续框内QF3和QF2（QF1）辅助分别来自另两台断路器的状态信号,串在本台断路器上进行电气互锁,确保任何时候最多只能合两台断路器。

虚线框内K0（K4）触点来自PLC的自动合闸信号。

虚线框内1WT（2WT）分别来自两台变压器的温度监控仪信号,变压器运行温度超过设定值时,其常开触点闭合接通跳闸线圏切除相应的断路器,以保护变压器,实线框内为断路器本体内部元件和触点,MN为失压线圈,变压器电压消失时,失压线圈失电跳开断路器1XF为合闸线圏,MX1为分励线圈,MCH为电动储能机构,0F为断路器合分状态触点,SDE为断路器故障跳ll11]信号触点,SA1、SA2为手动、自动控制断路器选择开关,打到“手动”位置时闭锁PLC自动控制该台断路器,但可以手动操作断路器1打到“自动”位置时闭锁手动操作断路器,由PLC自动控制断路器,SF1、SF2为手动合闸按钮,ss1、ss2为手动分闸按钮。

PLC的选择及I/0分配

根据上述控制要求,选择三菱公司的FX2n一32MR型PLC,输入输出各16点,AC220V电源,取自母联断路器的控制电源,完全精足控制要求,其I/0分配地址见图6

KA1~KA4为变压器电压检测信号,QF1~QF3为断路器合分状态信号SDE1-SDE3为断路器故障跳闸信号,SA1-SA3为手动操作断路器信号,IWT~2WT为变压器超温跳闸信号,都是用来闭i班PLC自投断路器,SA4用来切换PLC自动控制的投入及其控制方式的选择,为防止输出接点损坏,采用继电器扩.展其触点容量,K0为QF1断路器合闸继电器,K4和K5分别为QF2断路器合分闸继电器,K10和K11分别为QF3断路器合分l11111继电器,Y14为暗备用方式PLC自动控制投入指示,Y15为明各用方式PLC自动控制投入指示,Y16为自投闭锁指示,Y17为故障（变压器超温跳闸、故障跳闸）指示。

第三章逻辑框图及逻辑关系

逻辑功能图

依据上述控制要求,绘制逻辑功能图,如图7、图8、图9、图10。

梯形图

依据上述逻辑要求,编制梯形图,如图11,PLC通过SA4开关选择暗备用明备用和退出运行方式。

具体说明如下。

程序说明

（1）来电自投:

PLC在自动控制位置,断路器无闭锁,断路器在分闸位置,两台变压器电压都消失又来电后,PLC由KM根据两台变压器有电情况提供工作电源,自动运行,电压检测继电器KA常闭蚀点打开,X0（X1）转换,T0（T1）延时,起动Y0（Y4）,接通QF1（QF2）合闸回路自动投入电源。

（2）备自投:

PLC在暗备用位置,如1#变压器失电或超温故障,QF1跳闸,2#变压器有电,QF2在合闸位置,且QF3无闭锁,起动T2,延时,起动Y10,从而接通QF3合闸回路。

PLC在明备用位置,主用变压器失电或超温故障,QF1跳闸,备用变压器有电,QF2无闭锁,起动T1,延时,起动Y4,从而接通QF2合闸回路。

（3）自恢复接通

（2）暗备用,QF3合闸后,如1#变压器恢复正常,QF1无闭锁,QF1在分闸位置,QF3在自动位置,起动T3,延时,起动Y11,从而接通QF3分闸回路1确认QF3分闸后,起动T0,延时,起动Y0,从而接通QF1合闸回路,恢复1#变压器供电,

接

（2）明备用,QF2合闸后,如主用变压器恢复正常后,QF1无闭锁,QF1在分闸位置,QF2在自动位置,起动T2,延时,起动Y5,从而接通QF2分闸回路1确认QF2分闸后,起动T0,延时,起动Y0,从而接通QF1合闸回路,恢复主用变压器供电

（4）如果断路器故障跳闸,SDE故障信号使X5（X6、X7）触点转换,闭锁PLC自投各用电源断路器,防止自投到故障上,扩大停电范围或损坏设各1如果变压器超温跳闸,IWT（2WT）超温信号使X13（X14）触点转换,闭锁PLC自投该侧断路器,防止该断路器来回投切,必须待故障排除或温度降低后,PLC自动解除闭锁，这样才能保证设备安全运行。

（5）当需人工操作断路器时,SA1（SA2SA3）必1l打到"手动位置使'X10（X11、X12）触点转换,闭锁PLC自投:

正常运行清况下,SA1、SA2、SA3在自动位置,SA4在暗备用或明备用位置。

第四章结束语

该控制系统是针对某个供电局大楼的低压双电源备自投控制系统进行优化改进的，其接线简单，结构紧凑，造价低，兼容性强，可与各种带电动操作的断路器进行组合，不仅可以应用在两台变压器的双电源方案中，还可以应用到其它形式的双电源方案中，如双线路、市电与自备发电的双电源供电系统。

控制可靠，切换快速方便，可以达到无人值班要求，应用前景广阔。

在这里，要感谢吕老师的悉心指导，在她热心的帮助下，使我顺利地完成了论文的编写。

同时要感谢学院的同学们，在他们的认真耐心的教导下，使我顺利地完成了所有模块的学习。

还有在学习当中，收获了很多课本上不能学到的东西。

参考文献

［1］刘介才.工厂供电-4版.-北京：

机械工业出版社

［2］钟肇新、范建东.可编程控制器原理及应用-3版.-广州华南理工大学出版社

［3］阮友德.电气控制与PLC实训教程-1版.-北京：

人民邮电出版社

［4］系列微型可编程控制器使用手册.11,1999