变电站中央事故和预告信号的PLC控制

卢志刚 闫丽梅 徐建军 许爱华 于慧群

（1.大庆油田第一采油厂基建工程中心，黑龙江 大庆 163000；2.大庆石油学院电气信息工程学院，黑龙江 大庆 163318）

1 引言

变电站中央事故和预告信号系统是变电站监控系统（SCADA)系统的重要组成部分，主要实现变电站所有信息的遥测、遥信。中央事故信号包括事故灯光和事故音响信号。中央预告信号起到对电气设备或线路的不正常工作状态的预警告知功能，防止事故进一步扩大。

目前大多数电气配电所的中央预告和事故信号仍然使用较为传统的继电接触控制器，其缺点是接线多且复杂，体积大，动作速度慢，修理困难，容易发生误动作。随着计算机监控技术的不断提高，用PLC实现变电站中央事故和预告信号控制是最优的方案。现在大多数变电站中央事故和预告信号系统都用欧姆龙 PLC实现的[1-4]。我单位采用西门子S7-200PLC设计了控制变电站中央事故和预告信号控制系统，根据控制的要求，对事故音响信号、预告信号、灯光信号等进行了 I/O分配，同时编制了中央事故和预告信号系统梯形图控制程序。

2 变电站中央事故和预告信号控制要求

在变配电站中，需用各种信号来告知电气设备的工作状态，比如发生事故时，用各种灯光及音响信号来警示工作人员，工作人员根据信号的类型迅速判明事故的性质、范围和地点，以便做出正确的处理。

变电站事故信号控制要求：如断路器发生事故跳闸时，立即用蜂鸣器发出较强的听觉信号——声音，同时断路器的位置指示灯发出闪光的视觉信号来提示运行人员处理。

变电站预告信号控制要求：当运行设备有可能影响安全运行且出现严重异常情况，便发出一种铃响信号，同时标有故障内容的光字牌也变亮。

变电站事故信号和预告信号控制一般都在主控室实现。传统做法是将这些信号集中装设在中央信号屏上。需满足“手动复位、自动解除、重复动作”的要求，从而在重复故障发生时，中央预告和事故信号装置能正确发出信息，有利于工作人员监视和实时处理运行设备发生的事故。

3 I/O分配表

首先需要对变电所内所有设备进行预告信号和事故信号进行分类统计。事故信号分为：进线、转出线、变压器、一次及二次母线、配出线等共计 6类24个；预告信号分12个：交流回路绝缘监视、电压互感器二次回路断线、直流回路绝缘监视、变压器轻、重瓦斯、变压器油温过高、变压器过负荷、操作回路断线、自动装置动作、直流电压过高或过低、事故照明切换动作、断路操动机构的气压或液压异常等。根据对预告信号和事故信号分类统计，可以估算PLC开关量个数。则西门子PLC 的S7-200的I/O通道分配如下表1～3所示。

表1 输入通道分配

表2 定时器的选用

表3 输出通道分配

4 中央事故信号PLC控制

中央事故信号系统的作用为：当电力系统相关部分发生事故时，断路器跳闸，启动蜂鸣器。实现响声的方式有：直流，交流，有直接动作，由间接动作；音响解除的方式有个别解除和中央解除几种；动作连续性又有重复动作和不重复动作2种[5]。

4.1 中央事故音响信号PLC控制设计

传统的中央事故信号音响由继电接触器控制回路设计。文献[5]用欧姆龙PLC实现了事故音响信号的启动回路，本文把它改成了西门子 S7-200PLC来实现。当SA在“合闸”位置，且QF在“跳闸后”位置，则该支路接通，产生输入信号 I0.0，利用脉冲上升沿启动冲击继电器1KDR（M0.0），由1KDR开启蜂鸣器，定时器T37计时，延时3S后使1KDR复归，可通过手动按钮 1SBR解除音响。当事故音响发生后，事故钟开始计时，可以手动事故钟复位，并记录处理故障的时间。程序如图1所示。

图1 中央事故音响信号PLC程序

4.2 中央事故闪光信号设计

文献[5]用欧姆龙 PLC实现了事故闪光信号回路，本文把它改成了西门子S7-200PLC来实现。利用PLC的定时器T38、T39构成闪光电源振荡电路，如图2所示。3SB(I0.0)为闪光电源检查按钮，按下3SB，RD指示灯闪光，放开后闪光停止。断路器跳闸时绿灯闪光，自动合闸时红灯闪光。

本文利用断路器QF与控制开关SA位置“不对应”原理构成闪光电源的启动回路。当SA合闸时，则SA9-10触点接通，QF跳闸，辅助常闭触点闭合，则启动闪光电源，灯光监视回路 QF绿灯闪光；当SA在“跳闸后”位置，SA10-11触点接通，QF合闸后，QF辅助常开触点闭合，启动闪光电源，灯光监视回路QF红灯闪光。可使用I0.2来停止闪光程序，中间继电器 M0.3的使用使在整个程序的其他部分应用闪光程序更加方便。

图2 中央事故闪光信号的PLC程序

5 中央预告信号的PLC控制

5.1 传统的预告信号装置

预告信号回路的监视电路如图3所示。预告回路正常时KVS2带电，电源用KVS2监视，其延时断开的常开触点闭合时 HW 亮。如果保险器熔断、接触不良或回路断线，其常闭触点将闭合，HW变为闪光。

图3中，H1、H2-光字牌；K2、K3-ZC -冲击继电器；HAB-警铃；SB、SB2-实验按钮；SB4-解除按钮;KC2-中间继电器；KT2-时间继电器；SM-转换开关；KS-监视控制回路断线的继电器；KVS2-中央信号回路的电源监视信号继电器；KVS1-中央事故信号电路的电源监视信号继电器； HW-预告信号电源监视灯。

图3 中央预告信号装置

5.2 预告信号PLC控制设计

利用保护装置信号继电器常开触点将故障信号送到PLC输入端，启动预告信号软冲击继电器，启动预告信号音响电铃，经延时5s后自动解除音响，其中，I1.0为手动停止按钮输入脉冲，I0.5、I0.6为预告信号输入，I0.7为实验按钮。I0.7有人为输入脉冲或I0.5、I0.6有输入脉冲是，Q0.5有输出并自保持，T40立即开始计时，直到I1.0有脉冲输入停止铃响。在铃响的同时相应得光子亮显示具体的需要处理的位置。图4为梯形图子程序。

图4 预告信号PLC控制设计

图4中，I1.0为手动停止按钮输入脉冲，I0.5、I0.6为预告信号输入，I0.7为实验按钮。响应过程为：I0.7有人为输入脉冲或I0.5、I0.6有输入脉冲时，T40立即开始计时，Q0.5有输出并自保持，直到I1.0有脉冲输入停止铃响。在铃响的同时相应得光子亮显示具体的需要处理的位置。

6 结论

本文采用西门子S7-200PLC实现了变电站中央事故和预告信号控制系统的设计。整个程序简单易懂，具有很强的实用性。并且系统经过调试运行，完全可以实现系统的所有功能。

[1]于慧群.基于 S7-200的变电站中央信号系统的设计与应用[D].大庆石油学院工程硕士学位论文.2009.6.

[2]高静,张顺平.可编程控制器在变电所中央事故和预告信号系统中的应用[J].石油化工自动化,2002,38(1)∶53-54,61.

[3]苏小林,孟涛.PLC在发电厂变电所中央事故和预告信号系统中的应用[J].电站系统工程,2002,18(3)∶51-52.

[4]马永翔.PLC在发电厂及变电所中央事故和预告信号系统中的应用[J].电工技术,2001,34(6)∶24-25.

[5]刘学军,宋印海, 孙铁军等. 用 PLC设计大型变电所中央事故和预告信号装置[J]. 吉林化工学院学报,2004.21(3)∶42-44.