基于PLC的海上石油平台备用电源自动切换装置

中海石油（中国）有限公司上海分公司 王 晶

长江大学电子信息学院 刘昊东

本文介绍了用PLC实现备用电源自动投切，提高了海上石油平台的供电可靠性。

海上石油平台远离陆地，其供电一般是在主平台上安装燃气轮发电机组，再用35KV线路通过海底电缆送到各个小的钻井平台，通常采用环网供电，开环运行，再加入备用电源切换装置，确保其供电的可靠性，传统的手动备用电源切换装置耗时长可靠性不高，为了提高海上石油平台电源的稳定性，本文提出一种基于可编程控制器（PLC）的备用电源自动切换装置。

1 备用电源自动投入装置

备用电源自动投入装置如图1所示。电源1和电源2均来自不同的35KV电源经变压器T1和T2降压为6.3KV（或10.5KV），电源1和电源2互为备用，其中的符号说明如下：QF1-5为断路器，TA1，TA2，TA3，为电流互感器，其输出分别接电流继电器，用于监测母线电流，TV1，TV2，TV3，TV4为电压互感器，用于监测母线电压，其输出接电压继电器，其工作原理如下：正常运行时，变压器T1和T2分别给I段和II母线供电，QF1-4合闸，QF5断开，任一段母线因故障停电时，则断开停电侧变压器低压侧断路器，然后合上QF5，由另一侧无故障电源向两段母线供电。

2 备自投装置的控制原理图

备用电源自动投入装置二次回路控制原理如图2所示。

符号说明：HJ代表断路器合闸继电器线圈，TJ代表断路器跳闸继电器线圈，KT代表时间继电器，前面的数字表示相应的断路器标号。（注：PLC逻辑控制与此略有不同）。

图1 备用电源自动投入装置接线

图2 二次回路控制原理

为保证供电的安全性，各断路器之间设有电气互锁装置，保证QF2，QF4，QF5只能有两只断路器处于合闸状态，而且当TV1或TV2恢复供电时，必须先断开QF5再恢复正常运行。海上钻井平台电源全部采用电缆连接，一般不考虑瞬时性故障的影响，所有继电保护按常规配置。设置TA1和TA2的目的是为了防止TV3或TV4断线造成装置误判工作母线失电从而误合QF5，理论上只需一相电流即可。

图3 PLC I/O点分配图

图4 电源1失电和来电时PLC控制梯形图

3 对PLC装置的基本技术要求

（1）当正常电源出现故障或电压很低时，PLC装置应首先将该电路断开，切除电源，然后备用电源才允许投入。

（2）当常用电源因负荷侧因永久性故障被继电保护切除或在备用电源无电时，PLC装置都不应动作。

（3）PLC装置的延时时限应大于外部故障切除的最长时限。

（4）在常用电源进行正常停电维修时，PLC装置不准动作，应禁止备用电源投入。

4 PLC系统配置及程序设计

因西门子公司PLC在我国应用广泛，高校主要讲授西门子系列的PLC，故本文采用S7-200smart，CPUSR30系列PLC对该备自投装置进行控制，其输入输出触点足以胜任控制所需的接点数量，其RS485接口，可以方便地与计算机连接实现远程监控，适应配电自动化的需要，并提供多种功能，操作简单，编程、控制灵活方便。双电源互为备用的备自投控制电路的PLC的I/0点分配如图3所示。PLC备自投控制程序为图4所示，图中只画了电源1失电和复电的控制梯形图，电源2类似。

结束语：采用PLC的海上石油平台备用电源自动装置与传统装置相比具有接线简单、工作可靠性高、方便维护等特点，本设计不设手动装置是因为随着配电自动化的普及以及PLC的强大的通讯能力，完全可以将PLC与计算机连起来采用远方遥控的方式实现，限于篇幅就不再赘述了。