PLC技术在供电控制系统改良中的应用

陈小兵

（江门市新会成人中等专业学校，广东 江门529100）

0 引言

在供电系统这个重要的用电场合，有许多重要的用电设备，对电力要求比较高，通常要求24h不间断通电。当发生断电情况时，整个供电系统就会发生混乱和损失。供电系统的情况比较复杂，因而提高整个供电系统的自动化水平，保证运行可靠性极为重要。本文结合工作实际选用合适的空气断路器并利用自动化控制给出一个较好的方案。

本供电系统的供电设备由1＃、2＃2台变压器组成（图1），要对供电设备进线控制就必须选择合适的空气断路器，该系统选用国际著名品牌——施耐德公司的产品，MT10H1／4P R1000（2只）、MT08H1／4PR630。施耐德 Masterpact MT 采用最新技术，除容易安装、用户界面友好、操作方便、设计容易（抽出式、选择性、低维护）外，还具有体积优化、内置通讯和测量功能的特点，其中H1适用于分断工业环境的高等级短路电流或2台变压器并联运行的电气系统。

图1 主电路图

1 供电方案的设计要求

（1）在1＃进线、2＃进线和联络柜实现三合二电气联锁在任何情况下只能闭合2台空气断路器。

（2）在联络柜设置手动、停、自投不自复和自投自复4档转换开关。

（3）在手动档时，1＃进线、2＃进线、联络柜手动合闸、分闸操作。

（4）在自投不自复时，实现如下功能：1）当两变压器同时正常供电时，1＃、2＃进线自动合闸，联络柜分闸；2）当任意一路变压器断电时，该变压器的进线开关分闸，联络柜自动合闸；3）即使断电的变压器恢复供电，两市电恢复供电，联络仍保持合闸状态，各开关不作自复。复电后的该路进线开关不能再自动合闸，需手动按联络分闸按钮，联络分闸，进线柜自投。

（5）在自投自复时，实现如下功能：1）当两变压器同时正常供电时，1＃、2＃进线自动合闸，联络柜分闸；2）当任意一路变压器断电时，该变压器的进线开关分闸，联络柜自动合闸；3）即使断电的变压器恢复供电，联络仍保持合闸状态，复电的该路进线开关不能再自动合闸，联络自动分闸，该变压器的进线开关自动合闸。

由上述设计要求可以看出，供电设备根据要求为两进线一母联的工作方式，平时2台变压器分列运行，当任意一台变压器失电时，联络空气断路器合闸，另一台变压器供应全部用电设备用电。

二次接线图如图2～4所示。

图2 ＃1变压器进线

2 系统控制回路方案设计

根据系统特点，控制方式分“手动操作”和“自动操作”2种，通过转换开关SA来选择工作方式。选择自动方式时，因传统的中间继电器控制已无法满足如此复杂的要求，我们决定采用西门子PLC可编程控制器实现该功能。为了控制成本，没有选择昂贵的S7－200可编程控制器，而是采用LOGO！230RC可编程控制器（图5），该产品有4个功能键，可以在电路程序中通过编程的方式设置为输入，有4个光标键、1个ESC键和1个OK键，同样也可以在电路程序中进行设置，用于LOGO上的导航，同时具有可灵活扩展、无需任何设备都能现场调试、检修方便等特点。因此，我们根据需要增加了LOGO！DM8 230R模块（图5），以满足多个信号输入检测和输出的要求（本系统共要求10个信号输入点，6个信号输出点，而且LOGO本体只带8个输入点，4个输出点）。

图3 ＃2变压器进线

系统要求可以方便地实现2种操作方式：“手动操作”即对现场电气柜上的按钮进行操作。“自动操作”是指由2个变压器进线及发电进线失压或者故障等外部因素引起，通过PLC直接输出合闸框架开关等操作。

结合系统二次接线图，根据MT系列框架开关自身的分合闸要求，我们在系统要求自动操作的时候，将框架开关分合闸要求的信号输入至PLC。系统要求的检测信号有1＃进线电源失压信号、2＃进线电源失压信号、1＃进线故障信号、2＃进线故障信号、联络故障信号、1＃进线分闸信号、2＃进线分闸信号、联络分闸信号，PLC会根据设定要求，作出智能判断，若能满足要求，则发出合闸信号，控制框架开关的合闸，同时也能输出其他信号实现远方监控。

PLC各端口功能如表1所示。

图4 母线联络

图5 LOGO！230 RC可编程控制器及DM8 230R模块

表1 PLC各端口功能表

3 两进线一联络自动切换程序

下面根据图6介绍程序满足条件动作合闸：

Q1（1＃进线合闸）自投自复、自复不自复：联络分闸I2，联络无故障I5，1＃变压器有电I7，1＃进线分闸I1，1＃进线无故障I4，自投自复I9或自投不自复I10。

Q2（联络合闸）自投自复、自复不自复：2＃进线合闸I3，1＃变压器失压I7，1＃进线分闸I1，1＃进线无故障I4，联络分闸I2，联络无故障I5，自投自复I9或自投不自复I10；1＃进线合闸I1，2＃变压器失压I8，2＃进线分闸I3，2＃进线无故障I6，联络分闸I2，联络无故障I5，自投自复I9或自投不自复I10。

Q3（联络分闸）自投自复：1＃进线分闸I1，联络合闸I2，2＃进线分闸I3；1＃变压器有电I7，2＃变压器有电I8，联络合闸I2，自投自复I9。

Q4（2＃进线合闸）自投自复、自复不自复：联络分闸I2，联络无故障I5，2＃变压器有电I8，2＃进线分闸I3，2＃进线无故障I6，自投自复I9或自投不自复I10。

Q5（1＃进线分闸）自投自复、自复不自复：1＃变压器失压I7，1＃进线合闸I1，自投自复I9或自投不自复I10。

Q6（2＃进线分闸）自投自复、自复不自复：2＃变压器失压I8，2＃进线合闸I1，自投自复I9或自投不自复I10。

图6 程序图

4 PLC在三合二进线回路中应用的优越性

（1）应用PLC之后，供电控制系统设计安装要简单方便得多，未再出现因继电器多安装位置不够等问题，现在用西门子LOGO！230RC的PLC，体积小，安装方式是导轨式，更加方便。

（2）之前接好电路二次线和编好PLC程序后，经常会出现问题。因工厂出货率高，客户要求生产的线路逐渐复杂，加上生产工人没经过专业的知识培训，导致接线经常接错线而供电系统无法正常工作，且在检验过程中需花费较长的时间来查明线路。应用PLC之后，哪段线路出现故障都能在PLC中显示出来，从而方便查找更改，大大提高了检验效率。

（3）在厂检验或出厂维修都可以在现场调试编程，编程简单，操作容易，采用LED显示，清晰方便。

（4）在PLC中系统程序中设有故障检测，大大提高了供电系统的稳定性和可靠性。

5 结语

本文研制的三合二进线供电控制系统能够对双路电源的过压、欠压和缺相等故障进行检测，可准确地实现两路电源间的可靠切换和并列运行，具有较强的实时性，能满足工业企业以及民用一级负荷场所的需要。该套系统自投入运行以来，工作稳定可靠，能实现不间断供电，达到了预期目的。

在电力负荷越来越重、人们对供电系统的要求不断提高的今天，这种三合二进线回路必将得到广泛应用。今后三合二进线回路的发展趋势是转换灵敏、智能化、高精度、高可靠性、低成本、低功耗。