二次回路中plc的应用

1、引言随着社会经济的发展，工业的迅速兴起，使得一些10KV配电系统大幅度增加，配电系统的简便性、可靠性、安全性、节能性、性价比显得尤其重要。

目前，传统的10KV配电系统还是采用继电器系统和分布监测计量、分布控制方式，而采用PLC（可编程序控制器）系统集中控制和集中监测计量方式，有利于提高配电系统的运行管理自动化水平，保证配电的安全稳定，还能减少运行人员的工作强度提，安全可靠。

2、继电器系统和PLC系统的比较PLC（可编程序控制器）是近几十年来发展起来的一种新型工业控制器，由于它编程灵活，功能齐全，应用广泛比继电器系统的控制简单，使用方便，抗干扰力强，性价比高，工作寿命高，而其本身具有体积小，重量轻，耗电省等特点。

继电器系统有明显的缺点：体积大，可靠性低，工作寿命短，查找故障困难，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成系统，所以接线复杂，对于生产工艺的变化的适应性差，不便实现集中控制；而PLC的安装和现场接线简便，可以应用其内部的软继电器简化继电器系统的繁杂中间环节，实现软接线逻辑构成系统，方便集中控制，除此之外，PLC还具有自诊断、故障报警、故障报警种类显示及网络通讯功能，便于操作和维修人员检查。

改进后，以综合柜为工作平台，在值班室，工作人员可以对高压室运行状态进行控制，既方便又安全；工作人员可以随时对监测仪表和计量仪表以及工作或报警状态进行记录，巡查，既方便又及时明了，还可以减少劳动强度3应有PLC的意义采用微型计算机PLC实现继电保护和控制系统的操作，大大提高系统的自动化水平和可靠性，同时更加便于系统的集中控制和监测，方便了系统的信息化管理，大大降低成本，提高了工作的效率，具有一定的推广意义。

SA一·控制开关控制开关又称万能开关，是控制回路中的控制元件，由运行人员直接操作，发出命令脉冲，使断路器合，跳闸。

下面介绍LW2型系列自动复位控制开关。

（一）L W2型控制开关的结构如图所示图中，控制开关正面为一个操作手柄和面板，安装在控制屏前。

与手柄固定连接的转轴上有数节触点盒，安装在控制屏后。

每个触点盒内有4个定触点和一个动触点。

定触点分布在盒的四角，盒外有供接线用的四个引出线端子。

动触点根据凸轮和簧片形状以及在转轴上安装的初始位置可组成14种型式的触点盒，其代号为1,1a,2,4,5,,6,6a,7,8,10,20,30,40,50等。

其中LW2-Z型和LW2-YZ型控制开关中各型触点盒的触点随手柄转动的位置如表所示。

表中动触点的型式有两种：一种是触点在轴上，随轴一起转动；另一种是触点在轴上有一定的自由行程，这种型式的触点当手柄转动角度在其自由行程以内时，可保持在原来的位置上不动。

表中的1，1a,2,4,5,6,,6a,7,8,型触点是随轴转动的动触点，10，40，50型触点在轴上有45度的自由行程；20型触点在轴上有90度的自由行程；30型触点在轴上有135度的自由行程。

具有自由行程的触点切断能力较小，只适合于信号回路。

LW2系列控制开关档数一般为5档，最多不应超过6档。

超过6档的，其触点可能接触不可靠。

当控制开关触点不够用时，可以借用中间继电器来增加触点。

LW2系列控制开关的额定电压为250V，当电流不超过0.1A时，允许使用380V，其触点切断能力如表所示：（二）L W2型控制开关的型式根据控制开关手柄有无内附指示灯，有无定位和有无自动复位机构，LW2型控制开关可具有表3-3所示的几种型式。

（三）控制开关的触点图表表明控制开关的操作手柄在不同位置时触点盒内各触点通断情况的图表称为触点图表，如表3-4.表3-4是LW2-Z-1a,4,6a,40,20,20/F8型控制开关的触点图表。

其中，F8表示面板与手柄的型式（F：方形面板，O：圆型面板，1~9九个数字表明手柄型式）。

表3-4表明，此种控制开关有两个固定位置（垂直和水平）和两个操作位置（有垂直位置再顺时针转45度和由水平位置再逆时针转45度）。

由于具有自由行程，所以控制开关的触点位置共有六种状态，即“预备合闸”，“合闸”，“合闸后”，“预备合闸”，“跳闸”，“跳闸后”。

操作方法为：当断路器为断开状态，操作手柄置于“跳闸后”的水平位置，需进行合闸操作时，首先将手柄顺时针旋转90度至“预备合闸”位置，再旋转45度至“合闸”位置，此时4型触点盒中的触点5-8连通，发合闸脉冲。

断路器合闸后，松开手柄，操作手柄在复位弹簧作用下，自动返回至“合闸后”的垂直位置。

进行跳闸操作时，是将操作手柄从“合闸后”的垂直位置逆时针旋转90度至“预备跳闸”位置，再继续旋转45度至“跳闸”位置，此时4型触点盒中的触点6-7接通，发跳闸脉冲。

断路器跳闸后，松开手柄使其自动复归至“跳闸后”的水平位置。

这样，合，跳闸操作分两步进行，可防止误操作。

LW2-YZ-1a,4,6a,40,20,20/F1型控制开关与LW2-Z型控制开关在操作程序上完全相同，但LW2-YZ型控制开关手柄上带有指示灯，其触点图表如表3-5所示。

在断路器的控制信号电路中，表示触点通断情况的图形符号如图3-2所示。

图示六条垂直虚线表示控制开关手柄的六个不同的操作位置，即PC（预备跳闸），C（合闸），CD（合闸后），PT（预备跳闸），T（跳闸），TD（跳闸后），水平线即端子引线，水平线下方位于垂直虚线上的粗黑点表示该对触点在此位置时闭合的。

断路器控制回路的基本要求断路器控制回路应满足下列要求：（1）断路器操作机构中的合，跳闸线圈是按短时通电设计的，故在合，跳闸完成后应自动解除命令脉冲，切断后，跳闸回路，以防合，跳闸线圈长时间通电。

（2）合，跳闸电流脉冲一般应直接作用于断路器的合，跳闸线圈，但对电磁操作机构，合闸线圈电流很大（35~250A左右），须通过合闸接触器接通合闸线圈。

（3）无论断路器是否带有机械闭锁，都应具有防止多次合，跳闸的电气防跳闸措施。

（4）断路器既可利用控制开关进行手动跳闸与合闸，又可由继电保护和自动防跳闸与合闸。

（5）应能监视控制电源及合，跳闸回路的完好性；应对二次回路短路或过载进行保护。

（6）应有反映断路器状态的位置信号和自动合，跳闸的不同的显示信号。

（7）对于采用气压，液压和弹簧操作机构的断路器，应有压力是否正常，弹簧是否拉紧到位的监视回路和闭锁回路。

（8）对于分相操作的断路器，应有监视三相位置是否一致的措施。

（9）接线应简单可靠，使用电缆芯数应尽量少。

路器二次回路中PLC的应用。

2 断路器操作与二次回路2.1 断路器控制、保护和信号回路(简称二次回路接线)断路器控制、保护和信号回路电路接线如图1[1]所示。

QF为断路器，TA为电流互感器，KA为电流继电器(GL-15、25型)，KM为中间继电器，WC为控制小母线，WS为信号小母线，WAS为事故信号小母线，SA为控制开关，SB为按钮，RD为红色指示灯，GN为绿色指示灯，YO为合闸线圈，YR为跳闸线圈，SQ1、SQ2为储能位置开关，M为储能电机。

2.2 断路器控制、保护和信号回路基本要求图1为采用CT7型弹簧操作机构断路器控制、保护和信号回路，SA可采用LW2或LW5型万能转换开关，其控制基本要求如下:图1 断路器控制、保护和信号回路原理图(1) 当储能电机储能完成，才能进行合闸操作。

(2) QF正常工作时，应是红灯亮，绿灯灭，并分别起到监视跳闸和合闸回路完好性。

(3) 当过电流保护装置检测到过电流信号时，应立即启动跳闸装置跳闸。

2.3 控制电路工作原理图1中，SA为LW2或LW5型转换开关，它们触点有合闸、合闸后、分闸、分闸后四个位置。

SA3-4触点只合闸时接通，合闸后断开;SA1-2触点只分闸时接通，分闸后断开;SA9-10触点合闸和合闸后均接通。

SQ1和SQ2是弹簧储能电机位置开关，未储能时处于初始状态。

需要合闸操作时，须先进行弹簧储能:按下SB按钮，储能电机M通电运转，使合闸弹簧储能，完毕后，SQ2常闭触点断开，SQ1常开触点闭合，为合闸作准备。

合闸时，将SA扳向合闸(ON)位置，其3-4触点接通，合闸线圈YO较大电流，操作机构使QF断路器合闸，其辅助触点使YO线圈失电，并使RD红灯点亮。

分闸时，将SA扳向分闸(OFF)位置，其1-2触点接通，分闸线圈YR较大电流，操作机构使QF断路器分闸，其辅助触点使YR线圈失电，并使GN绿灯点亮。

当一次电路发生短路时，KM1或KM2线圈电，其常开触点闭合，也使YR较大电流而让QF断路器跳闸，随后QF3-4触点断开，RD灭，并使YR失电。

QF是自动跳闸，SA仍合闸位置，SA9-10触点闭合，发出事故信号，通知值班员将SA扳向分闸位置，并使事故信号解除。

3 断路器操作PLC控制系统3.1 PLC电气原理设计断路器控制、保护和信号回路PLC I/O点分配如图2所示。

PLC采用FX2N-32MR型，共须用7个输入点，6个输出点。

标注情况如图2所示。

SA为普通手动转换开关，H为事故报警信号。

图2 PLC控制系统I/O接线图3.2 PLC程序状态转移图该控制电路为顺序控制电路，其基本控制要求，并对照PLC输入输出接线图，即可绘出PLC控制程序状态转移图如图3[2]所示。

图3 PLC控制程序状态转移图3.3 PLC控制梯形图PLC控制梯形图如图4所示:图4 PLC控制梯形图需要合闸操作时，须先进行弹簧储能:按下SB按钮，X4=1，使Y3=Y4=1，GN绿灯亮，储能电机M通电运转，使合闸弹簧储能，为合闸作准备，完毕后，SQ1 和SQ2常开触点闭合，Y3=0，电机M停转，仍分闸位置，GN灯应保持亮。

合闸时，将SA扳向合闸位置，其常开触点接通，X1=1，使Y1=Y4=1，合闸线圈YO较大电流，操作机构使QF断路器合闸，合闸后，QF常开辅助触点使Y5=1，RD红灯点亮。

分闸时，将SA扳向分闸位置，其常开触点断开，X1=0，X3=1，使Y2=Y5=1，分闸线圈YR较大电流，操作机构使QF断路器分闸，分闸未完成，RD红灯仍亮，分闸后GN绿灯点亮。

当一次电路发生短路时，KM1或KM2线圈电，其常开触点闭合，X6=X7=1，使Y2=Y6=1，也使YR较大电流而让QF断路器跳闸，QF是事故跳闸，应发出事故信号，通知值班员将SA扳向分闸位置，并使事故信号解除。

4 结束语断路器控制、保护和信号回路采用PLC控制，与继电控制相比，可靠性高、调试方便，具有良好应用前景，值推广应用。