專(zhuān)利名稱：基于PLC的10kV復(fù)雜供配電控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及10kV變配電所自動(dòng)化系統(tǒng)，特別是一種基于PLC的10kV 復(fù)雜供配電控制系統(tǒng)。 背禁技術(shù)
供電要求高的場(chǎng)合，國(guó)標(biāo)建議采用多等級(jí)、多電源、多回路互為備份 供電方式并設(shè)置發(fā)電機(jī)或UPS。此類(lèi)復(fù)雜供配電系統(tǒng)是提高供電可靠性、保
證電能質(zhì)量、提高電能生產(chǎn)和分配經(jīng)濟(jì)性及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的重要裝備。供 配電系統(tǒng)自動(dòng)化包括繼電保護(hù)、集中監(jiān)控及遠(yuǎn)方調(diào)度三個(gè)部分。 繼電保護(hù)有電磁型繼電器保護(hù),晶體管繼電保護(hù)與微機(jī)保護(hù)三種形式。
繼電器系統(tǒng)的缺點(diǎn)體積大，可靠性低，工作壽命短，接線復(fù)雜，工藝邏 輯變化要改變硬接線，不能集中控制；晶體管保護(hù)是一種過(guò)渡型產(chǎn)品，難 以滿足控制的可靠性與選擇性要求；由微機(jī)保護(hù)單元組合成供配電系統(tǒng)， 功能單一，不能區(qū)分重要負(fù)荷，無(wú)法實(shí)現(xiàn)與主變配電所的遠(yuǎn)程通訊。
傳統(tǒng)供配電系統(tǒng)采用繼電器系統(tǒng)和分布監(jiān)測(cè)計(jì)量、分布控制方式。隨 著供配電越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)系統(tǒng)檢修調(diào)試量大，控制功能無(wú)法修改，反應(yīng) 速度慢，不利于實(shí)現(xiàn)變配電所"無(wú)人值班"沙人值守)的運(yùn)行管理模式。
可編程控制器PLC具有編程靈活、抗干擾能力強(qiáng)、工作壽命長(zhǎng)、性價(jià)比 高、體積小、重量輕、耗電省、使用簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，還具有自診斷、故障報(bào) 瞀、信息顯示及網(wǎng)絡(luò)通訊功能。
基于PLC控制可以提高整個(gè)供配電系統(tǒng)的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和科 學(xué)性1.所有控制、保護(hù)、工作狀態(tài)指示都通ltPLC內(nèi)部邏輯配合外部開(kāi) 關(guān)量和通訊完成，控制電壓在安全電壓以下，遠(yuǎn)離高壓室進(jìn)行操作，可以 提高工作的安全性；2.用兩條現(xiàn)場(chǎng)總線就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的通訊傳輸， 通過(guò)PLC的工作狀態(tài)和報(bào)警指示，可以避免工作人員的誤操作，保證供配電 的可靠穩(wěn)定；3.減少柜與柜之間的硬接線，簡(jiǎn)化工藝，降低系統(tǒng)制作成本,
3提高工作效率，便于操作和維修人員排除故障，還能減少人員的工作,； 4. PLC集中控制和集中監(jiān)測(cè)計(jì)量方式，有利于提髙供配電系統(tǒng)的運(yùn)行管理 自動(dòng)化水平，PLC系統(tǒng)免維護(hù)性好，工作壽命長(zhǎng)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種用于復(fù)雜供配電的PLC控制系統(tǒng)，所采用 的技術(shù)方案是一種基于PLC的10kV復(fù)雜供配電控制系統(tǒng)，包括變配電所內(nèi) 安裝的模擬屏、可編程控制器PLC、 RI0分站、網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)構(gòu)成，其特征 在于模擬屏監(jiān)視和控制所有的電氣設(shè)備，與雙機(jī)熱備PLC的鵬(Modbus)通 信口相^接PLC對(duì)設(shè)備電壓、電流、斷路器和隔離開(kāi)關(guān)位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 與綜合處理，按照PLC程序預(yù)先規(guī)定的運(yùn)行方式和順序、閉鎖，手自動(dòng)控制 操作斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，與RIO(Re啦te IO)分站相連接；RIO分站的數(shù)字量 輸入模板采集開(kāi)關(guān)狀態(tài)和故障信號(hào)，數(shù)字量輸出模板控制斷路器合分閘； 模擬量信號(hào)如電壓、電流、功率、電量，由旭鏈路從微機(jī)綜合繼電保護(hù)裝 置和多功能電力表采集，根據(jù)其數(shù)量配置成多個(gè)鏈路并通fflffi/MB+(Modbus Plus)網(wǎng)關(guān)與PLC的朋+通信口相連接變配電所PLC的以太網(wǎng)模塊與主變配 電所的工控工作站之間通MModbus TCP光纖冗余以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)相連接。
如圖l(a),復(fù)雜供配電系統(tǒng)包括有母線IO、進(jìn)線斷路器20、聯(lián)絡(luò)斷路 器30、保證負(fù)荷幼、 一般負(fù)荷50、電容器組60、變壓器餓線70、變壓器80: 復(fù)雜供配電要求的運(yùn)行順序l.正向順序在系統(tǒng)處于正向運(yùn)行時(shí)(如圖 l(a)),如工作電源消失，則分閘母線10的進(jìn)線斷路器20，并在確認(rèn)其在分 位后合闡聯(lián)絡(luò)斷路器30,自動(dòng)投入備用電源，繼續(xù)向失電母線10供電；2. 逆向順序在系統(tǒng)處于逆向運(yùn)行時(shí)(如圖l(b)),如失電工作電源恢復(fù)，則 分閘聯(lián)絡(luò)斷路器30,并在確認(rèn)其在分位后合閘失電進(jìn)線斷路器20,自動(dòng)恢 復(fù)原工作電源，恢復(fù)原運(yùn)行方式。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的JS行方式有
1. 正常商用供電時(shí)的模式如圖l(a);即正向運(yùn)行方式。
2. 單側(cè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)(主變配電所檢修停電時(shí))的兩種模式之一如圖 l(b),另一種模式與之對(duì)稱；即逆向運(yùn)行方式。3. 商用系統(tǒng)+發(fā)電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的兩種模式之一如圖i(c),另一種模 式與之對(duì)稱；發(fā)電機(jī)供電側(cè)切斷一般負(fù)荷50和電容器組60。
4. 發(fā)電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)及火災(zāi)停電時(shí)(先行機(jī)群運(yùn)轉(zhuǎn))的模式如圖l(d); 兩側(cè)均切斷保證負(fù)荷幼、一般負(fù)荷50和電容器組60。
5. 發(fā)電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)(全部運(yùn)轉(zhuǎn))的模式如圖l(e);兩側(cè)投入保證負(fù) 荷幼，仍切斷一般負(fù)荷50和電容器組60。
上述為1(M/38W變配電所的運(yùn)行方式，兩進(jìn)線電源來(lái)自不同的1(M主 變母線，主變母線位于35kV/10kV主變配電所。
本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，集繼電保護(hù)、集中監(jiān)控及遠(yuǎn)方調(diào)度于一 體，響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、維護(hù)工作量小、運(yùn)行中無(wú)拒 動(dòng)和誤動(dòng)現(xiàn)象因?yàn)槟茉谥匾?fù)荷未用或用電少時(shí)使其他負(fù)荷獲得供電， 停電范圍縮減至最小，停電時(shí)間縮減至最短，大大提高供電可靠性，這是 傳統(tǒng)的電氣聯(lián)鎖控制和基于工控機(jī)的變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)做不到的；除 此之外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)
1. 利用軟件實(shí)現(xiàn)控制邏輯，檢修重點(diǎn)由繼電器或保護(hù)單元調(diào)試轉(zhuǎn)向在 線監(jiān)測(cè)；
2. 利用軟件進(jìn)行邏輯判斷，避免觸點(diǎn)配合不好系統(tǒng)拒動(dòng)誤動(dòng)現(xiàn)象；
3. 實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)行方式，只需改變軟件邏輯
4. 定值修改方便，只需在軟件中修改；
5. 具有自診斷功能，能識(shí)別硬件異常等故障。 因而，本實(shí)用新型具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
附圉說(shuō)明
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是基于PLC的1(M復(fù)雜供配電控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式圖。 圖2是該復(fù)雜供配電控制系統(tǒng)的電路連接圖。 圖3是該復(fù)雜供配電控制系統(tǒng)的電氣主接線圖。
具li^籮方式
5下面參照說(shuō)明書(shū)附圖，詳細(xì)說(shuō)明對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)較佳的實(shí)施方案。
電路連接圖如圖2。系統(tǒng)配置模擬屏用來(lái)監(jiān)視和控制相應(yīng)的電氣設(shè)備。 Quantum PLC對(duì)設(shè)備電壓、電流、斷路器和隔離開(kāi)關(guān)位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與綜 合處理，按照預(yù)先規(guī)定的運(yùn)行方式和順序、閉鎖，手自動(dòng)控制操作斷路器 和隔離開(kāi)關(guān)。RIO(Remote IO)分站的數(shù)字量輸入模板采集開(kāi)關(guān)狀態(tài)和故障 等信號(hào)；數(shù)字量輸出模板用于控制斷路器合分閘。所有用于測(cè)量的模擬量 信號(hào)，如電壓、電流、功率、電量，由腿(Modbus)鏈路從徼機(jī)綜合繼電保 護(hù)系統(tǒng)和電力^集，根據(jù)其數(shù)量配置成一個(gè)或多個(gè)鏈路通aMB/MB+網(wǎng) 關(guān)再連接到MB+(Modbus Plus)網(wǎng)絡(luò)。交換機(jī)用于變配電所、工控工作站及 主變配電所之間通MModbus TCP光纖冗余以太環(huán)網(wǎng)通訊。
變配電所可用綜合柜來(lái)安裝模擬屏、Quantum PLC、網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)。(主) 變配電所可設(shè)置工控工作站、打印機(jī)和UPS,在監(jiān)視器屏幕上，可以瀏覽斷 路器的狀態(tài)，對(duì)斷路器進(jìn)行遠(yuǎn)程的合分閘操作，檢査日志、報(bào)瞀和事件。
具體實(shí)施時(shí)，應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型的電氣主接線圖如圖3。 控制策略如下控制功能由PLC程序完成，包括通用功能、電氣過(guò)程自動(dòng) 化功能、控制斷路器的條件。
PLC程序的通用功能
輸凼控制功能1.任何合閘或分閘命令必須保持不超過(guò)一個(gè)定義的時(shí) 間(超時(shí))，為1秒。2.當(dāng)主程序發(fā)出了一個(gè)命令-首先，只有當(dāng)斷路器不
在預(yù)期的位置，輸出才被置位。其次， 一旦斷路器的位置正確或已超時(shí)，
輸出即被復(fù)位如果超時(shí)產(chǎn)生報(bào)警給工控工作站。
功能模式定義了兩種模式自動(dòng)和手動(dòng)模式。自動(dòng)模式允許PLC執(zhí)行
某些順序(sequence)來(lái)合分閘斷路器，來(lái)自工控工作站的命令無(wú)效。手動(dòng) 模式下PLC不執(zhí)行任何順序，只有來(lái)自工控工作站的命令有效。對(duì)一些故障 情況，PLC能將一個(gè)或一組斷路器切換到手動(dòng)模式。
變配電所供電時(shí)間調(diào)度為限制加載的影響，在合閘變壓器饋線后每 隔1秒合閘一臺(tái)斷路器，合閘LV餓線后每隔O. 5秒。主變配電所內(nèi)的PLC調(diào)度
6供電的鵬，變配電所供電的授權(quán)依次為1.應(yīng)急負(fù)荷EC:消防水泵、消 防電梯、排煙風(fēng)機(jī)和應(yīng)急照明等；2.保證負(fù)荷GEC:通訊、水泵和電梯等； 3.—般負(fù)荷AC-插座、照明等其他負(fù)荷。
PLC程序的電氣過(guò)程自動(dòng)化功能描述自動(dòng)模式下PLC執(zhí)行的功能，即 PLCS序中的順序模塊。包括1.—路進(jìn)線失壓；2. —段10kV母線失壓； 3.母線有電壓；4.進(jìn)線電壓恢復(fù)；5. 10kV進(jìn)線Sx不合閘6. 10kV進(jìn)線 Sx發(fā)生故障7.變壓器餓線Fx不合閘；8.變壓器饋線Fx發(fā)生故障9. LV 進(jìn)線ACBx發(fā)生故障。
PLC程序的控制斷路器的^ff:給出自動(dòng)模式或手動(dòng)模式下，命令斷路 器合閘的條件，即PLC程序中的閉鎖(interlock)模塊。包括1.合閘進(jìn)線 Sx的條件2.合閘母職12的條件3.合閘變壓器饋線Fx的條件；4.合 閘LV饋線GECx^ACx的條件。對(duì)每個(gè)斷路器，如果以下條件具備，能命令其 分閘1.斷路器在合位2.轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)不在就地模式位置。
采用基于Windoirs操作平臺(tái)的Ccmc印t編程軟件，完成PLC的編程。在PLC 應(yīng)用程序中，采用梯形圖和功能塊圖語(yǔ)言混合編程。
除說(shuō)明書(shū)所述的技術(shù)特征外，均為本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。
權(quán)利要求1. 一種基于PLC的10kV復(fù)雜供配電控制系統(tǒng)，包括變配電所內(nèi)安裝的模擬屏、可編程控制器PLC、RIO分站、網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)構(gòu)成，其特征在于模擬屏監(jiān)視和控制所有的電氣設(shè)備，與雙機(jī)熱備PLC的MB通信口相連接；PLC對(duì)設(shè)備電壓、電流、斷路器和隔離開(kāi)關(guān)位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與綜合處理，并按照PLC程序預(yù)先規(guī)定的運(yùn)行方式和順序、閉鎖，手自動(dòng)控制操作斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，與RIO分站相連接；RIO分站的數(shù)字量輸入模板采集開(kāi)關(guān)狀態(tài)和故障信號(hào)，數(shù)字量輸出模板控制斷路器合分閘；模擬量信號(hào)如電壓、電流、功率、電量，由MB鏈路從微機(jī)綜合繼電保護(hù)裝置和多功能電力表采集，根據(jù)其數(shù)量配置成多個(gè)鏈路并通過(guò)MB/MB+網(wǎng)關(guān)與PLC的MB+通信口相連接；變配電所PLC的以太網(wǎng)模塊與主變配電所的工控工作站之間通過(guò)Modbus TCP光纖冗余以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)相連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供基于PLC的10kV復(fù)雜供配電控制系統(tǒng)，由變配電所內(nèi)安裝的模擬屏、熱備PLC、RIO分站、網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)等組成。該系統(tǒng)對(duì)設(shè)備電壓、電流、斷路器和隔離開(kāi)關(guān)位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與綜合處理；按照預(yù)先規(guī)定的運(yùn)行方式和順序、閉鎖，手自動(dòng)控制操作斷路器和隔離開(kāi)關(guān)。該系統(tǒng)能在重要負(fù)荷未用或用電少時(shí)使其他負(fù)荷獲得供電，停電范圍縮減至最小，停電時(shí)間縮減至最短，提高供電可靠性，這是傳統(tǒng)的電氣聯(lián)鎖控制和基于工控機(jī)的變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)做不到的。本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，集繼電保護(hù)、集中監(jiān)控及遠(yuǎn)方調(diào)度于一體，響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、維護(hù)工作量小、運(yùn)行中無(wú)拒動(dòng)和誤動(dòng)現(xiàn)象，因而具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H02J13/00GK201286030SQ200820108499
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月11日
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