基于PLC自动重合闸设计

目录

一、绪论 (1)

（一）课题研究现状 (1)

（二）课题研究背景 (2)

（三）课题发展趋势 (4)

二、PLC控制系统及自动重合闸装置 (4)

（一）可编程控制器PLC (4)

（二）自动重合闸装置 (5)

（三）设计方案的论证 (6)

三、重合闸系统设计 (9)

（一）自动重合闸 (9)

（二）三相自动重合闸 (10)

（三）重合闸动作时限的选择原则 (12)

（四）自动重合闸与继电保护的配合 (12)

（五）单相自动重合闸 (13)

（六）电气一次自动重合闸装置 (14)

（七）电气式一次自动重合闸 (14)

四、PLC在自动重合闸控制中的应用 (19)

（一）对自动重合闸的一些基本要求 (19)

（二）PLC型号选择及I/O端子分配 (20)

（三）控制过程流程图分析 (21)

（四）PLC控制的自动重合闸梯形图设计 (23)

（五）工作原理分析 (24)

（六）时限参数整定 (25)

五、梯形图仿真 (26)

结论 (28)

致谢 (29)

参考文献 (30)

一、绪论

（一）课题研究现状

1、近几年来, 工业企业对供电可靠性及电能质量的要求越来越高。电网容量和电压等级也不断扩大，电网结构也变得越来越复杂。220kV输电线路，由于其具有电能输送效率高、输送距离较适中等优点，被广泛应用到区域配电网建设中，成为区域经济生产发展的重要能源支柱。电能供电质量水平要求的进一步提高，对电网供电可靠性也提出更苛刻的要求。电力系统中通常采用继电保护装置实现纵联差动保护来快速准确的操作分支运断路器切除输电线路故障或事故分支节点，防止事故的进一步扩大。由于计算机技术的高速发展, 一些大型工业企业已实现了对其各级变电站进行远方集中控制, 企业内部的分散变电站实现了无人值班。但在实际运行过程中发现，220KV输电线路所发生的绝大部分故障均是临时或者瞬时性的，对于这类瞬时性故障而跳闸的线路, 如能在故障消失后迅速恢复送电, 则可大大提高供电的可靠性。因此，可以利用自动重合闸装置在线路发生故障通过继电保护装置跳闸后，延时操作断路器重新合闸以恢复输电线路供电，提高输电线路综

愈来愈大，促使电力事业迅速发展，电网不断扩大，用户对供电质量和供电可靠性要求越来越高，甚至连发生电源的瞬时中断也不能忍受。“电力法”和“承诺制”的公布和贯彻执行，要求电力供应部门提供安全、经济、可靠和高质量的电能。传统的技术和管理手段已无法适应新的形势，PLC自动重合闸就是为了这一目的而提出来的这给自动重合闸装置提供了良好的发展平台。

2、先进PLC的发展代表着国家的综合科技实力和水平，目前许多先进工业国家都已将PLC技术列为21世纪高科技发展计划。其发展呈现两个突出特点:一个是在横向上，PLC 的应用领域在不断的扩大，正从传统的制造向人类工作和生活的各种领域扩展，PLC的种类日趋增多；另一方面是在纵向上，随着需求范围的扩大，PLC的结构和形态发展多样化，高端系统呈现明显的仿生和智能特征，其特性不断提高，功能不断扩展和完善，各种PLC 向更智能化和人类社会更密切的融合方向发展，PLC是一种专为工业生产自动化控制设计的，一般而言，无需任何保护措施就可以直接在工业环境中使用。然而，当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生无输入并引起无输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行。要提高PLC控制系统可靠性，一方面生产厂家要提高PLC的抗干扰能力；另一方面，要在设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合，减少及消除干扰对PLC的影响。

（二）课题研究背景

传统的自动重合闸装置由各种继电器及控制开关构成,由于连接导线繁多,继电器的寿命有限, 容易发生装置的误动和拒动, 影响电力系统的可靠性; 其定时单元由机电式或晶体管式时间继电器构成, 误差大且调整不方便,影响上下级保护装置动作时限的配合；装置的功能单一,不利于实现电力系统自动化,且体积大, 有色金属消耗多, 噪音大。

当前最广泛应用于发电厂的集散型控制系统 DCS经历了 30多年的发展，技术日益成熟，取得了丰富的经验。然而目前 DCS的发展开始减缓和停滞。如何使 DCS仍然可以大跨步地继续向前发展，其中一个关键问题就在于通用化的硬件平台，PLC的融入。随着微电子及控制技术的发展，PLC系统和 DCS系统在不断吸收彼此的特点，逐步地走向同化,集散控制系统 DCS经过了初创期、成熟期和扩展期之后,又出现了新一代控制系统现场总线控制系统 FCS，它是第五代过程控制系统，是由 DCS与 PLC发展而来，FCS不仅具备DCS与 PLC的特点，它保留了 DCS的特点，或者说 FCS吸收了 DCS多年开发研究以及现场实践的经验，当然也包括教训，而且跨出了革命性的一步。随着现场总线技术的完善和热工自动化技术的发展，数字化、智能化控制仪表的进一步开发和应用，FCS必将在火电厂得到广泛应用，使电厂的自动化水平提高到一个新的水平。所以今后的发展趋势大体上是分散型控制系统 DCS将逐渐更新换代为全数字现场总线控制系统 FCS。由于 PLC的本质是用内部已定义的各种辅助继电器代替机械触点继电器，这些内部继电器的节点变位时间可理想化地认为等于零，只需考虑它的 0-1状态而无需考虑传统继电器所固有的返回系数，所以用 PLC来进行开关量控制是非常合适的。

在电力系统自动化的控制中，经常要用到闭环控制方式来实现温度、压力、流量、速度等连续变化的模拟量控制。初期的 PLC在闭环控制方面并不擅长，而当前新型的 PLC 也兼有闭环控制功能，并且已十分成熟。各 PLC生产厂家推出的中、小型 PLC模块均提供了 PID指令，可以实现 PID控制，这种模块的 PID控制程序是 PLC生产厂家设计的，并存放在模块中，用户使用时序只需要设置一些参数，使用起来非常方便，一个模块可以控制几路甚至几十路闭环回路。直接应用 PID指令来实现基于 PLC的 PID控制，是一种易于实现且经济实用的方法。

水泵、油泵电动机以发电厂机组调速器油泵为例,其启动方式有种自动启动、机旁屏