PLC型低压备自投装置

PLC型低压备自投装置
摘要：为了解决因供电公司在进行配电室高压柜和变压器检修时，造成短时停电，给用户造成一定损失的问题，供电公司与abb 公司，施耐德公司共同研制了带有合环选跳功能的plc型低压备自投装置，该装置可以做到0秒倒闸，彻底解决了检修时短时停电的问题。

该文从低压备自投装置plc的要求、设备规范、设备性能与功能要求以及保修期及售后服务等四个方面详细介绍了plc型低压备自投装置。

与传统的低压备自投装置相比，该装置引入了可编程控制器（plc），实现了0秒倒闸，具有更高的灵活多变性和可靠性。

关键词：plc型低压备自投倒闸
中图分类号：tm7 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2012）12（c）-00-02
供电公司在进行配电室高压柜和变压器检修时，要先停掉待检修段低压母线，再合上低压联络开关，这样会造成检修段母线短时停电。

用户提出，由于短时间停电造成计算机数据丢失等问题，要求赔偿。

为保证供电的可靠性，当工作电源失去电压时，备用电源由自动装置立即投入，从而保证供电的连续性，这种自动装置称为备用电源自动投入装置，简称备自投。

传统的备用电源自动投入装置采用各种继电器、接触器、开关及触点，根据不同的运行方式构成相应的备自投回路，其特点是价格便宜但设备体积大，开关动作慢，功能较少，接线复杂，触点易损坏，改接麻烦，灵活性较差。

近几年普遍采用的是微机型备用电源自动投入装置，其特点是有完善的
故障逻辑判别和可靠的故障响应，维护方便，但一般采用预制的模式，只能用于典型的进线自投或分段自投。

随着现代电力工业的发展和电网的建设改造，电力系统的规模越来越大，结构越来越复杂，性能要求越来越高，备用电源自动投入装置的逻辑关系也越变复杂。

传统的备用电源自动投入装置和微机型备自投装置（即预制的模式）已很难满足现场的要求。

可编程控制器（plc）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。

该装置采用可编程控制的存储器存储用户指令，用软件编程实现确定的逻辑、顺序、定时、记数、运算和一些特定的功能，通过数字或模拟量的输入/输出来控制各种类型的生产过程。

相比继电器控制，具有通用性强，灵活性好，接线简单，功能强，易扩展，可靠性高，抗干扰能力强，定时准确，定时范围宽等优点，从而逐步取代了传统的继电器控制。

由plc构成的备用电源投入装置相对灵活、多变，可根据电力系统的运行方式，通过编程完成各种复杂的逻辑和功能，最大限度的满足不同的现场要求。

1 plc型低压备自投装置介绍
该文从低压备自投装置plc的要求、设备规范、设备性能与功能要求以及保修期及售后服务等四个方面详细介绍了plc型低压备自投装置。

1.1 低压备自投装置plc总体要求
低压母联柜装设plc型低压备自投装置，具备自投、自复和合环
操作功能。

备自投装置装设“自投自复”、“自投手复”、“手动”、“合环”、“远方就地”五种功能状态的位置选择开关，装设合环转换开关选掉381、382、345。

1.1.1 自投、自复功能
自投：一路电源失压，进线开关延时t1秒掉闸，母联开关延时t2秒合闸。

时间整定的原则为延时掉闸时间应躲过10kv母联自投时间和开关固有动作时间，建议t1设定为5秒，t2设定为0秒。

当进线断路器因过载或短路故障掉闸时，应闭锁母联断路器自投。

自复：电源检测有压时，母联开关延时t3秒掉闸，进线开关延时t4秒合闸。

一般情况应将“自复”功能停用。

1.1.2 合环操作功能
为减少倒闸操作给用户造成的影响，该装置具备在合环电流保护下进行合环倒闸操作的功能。

具体操作方式为将位置选择开关打到合环位置，投入到相应的转换开关位置。

合环电流保护定值整定的原则，为降低对10 kv电网的影响，时间应尽量短，在满足ct传变特性的前提下，应尽量让合环电流保护动作跳开选掉开关。

电流定值设为400 a，时间定值设为0 s。

合环电流小于400 a时，应手动拉开选掉开关。

1.1.3 远方控制功能
位置选择转换开关选定远方位置时，本地操作无效，装置根据后台系统指令进行自投状态的调整。

1.1.4 闭锁
在正常工作状态下，两路低压主进断路器与母联断路器之间，应设有防止电源合环的联锁程序，由自投控制装置实现；在合环操作状态下，联锁程序可由自投控制装置解除。

当381、382、345断路器任何一台出现故障，系统将处于故障状态，在这种情况下任何投入操作都被禁止，但依然可以做分断操作。

同时故障复位按钮的红灯亮，显示为锁定状态。

待故障排除后，首先对断路器进行手动复位，再用复位按钮进行系统复位。

按下复位按钮后，如果当时无故障，红灯才自动熄灭，恢复正常。

1.1.5 装置的要求
plc型低压备自投装置对装置的要求包括四个方面：（1）装置核心元件（plc）应选用具有成熟运行经验的国际品牌或同等档次产品；（2）装置中电压、电流、时间等继电器应为内置的电子继电器，并应与plc装置具备相同的可靠性和寿命；（3）装置应具备rs485通讯接口，可满足多种通讯方式的要求；（4）装置采用面板嵌入式，安装在低压母联柜。

1.2 设备规范
（1）设备名称：0.4 kv plc型低压备自投装置。

（2）设备规格：门开孔尺寸：324（宽）×135（高）。

（3）使用环境条件包括：
海拔高度：≤1000 m；
环境温度：-25 ℃～+55 ℃；
相对湿度：30～95%，无凝结；
抗震能力：地面水平加速度为0.3 g；地面垂直加速度为0.15 g；同时作用持续三个正弦波、安全系数为1.67；
最大日温差：25 ℃；
安装位置：户内。

（4）使用运行条件包括：
额定电压：交流100～240 v，直流24 v；
最大瞬态电流：40 a；防护等级：ip20；
抗冲击：147（15 gn）m/s2，11 ms；
处理时间：1000条逻辑指令需时1 ms。

通讯：端口类型：rs485，可增加串口适配器；通讯协议：mod bus 主/从rtu，ascii字符模式。

直流输入特性：输入通道数量：14；额定输入电压：24 vdc（20.4–28.8 v）；额定输入电流：对io.0和io.1为11 ma，对其他输入io.1为7 ma；输入阻抗：对io.0和io.1为2.1 kω，对其他输入io.1为3.4 kω。

输出特性：输出数量：10；输出电流：每个通道：2 a，每个公共端：8 a；负载（阻性、感性）：2 a/交流220 v或2 a/直流30 v （最大操作1800次/小时）；端子绝缘电压：1500 v ac，1分钟。

使用寿命：电气寿命，最小100，000次操作；机械寿命，最小20×106次操作。

1.3 设备性能与功能要求
1.3.1 装置面板元器件布置
plc装置面板上共设置5个元器件，分别为：功能转换开关、合环选掉转换开关、plc装置运行指示灯（或液晶屏幕）、故障报警指示灯及复位按钮、电流定值调整装置。

（1）功能转换开关
功能转换开关设置五个位置：“自投自复”、“自投手复”、“手动”、“合环”“远方控制”。

（2）合环选掉转换开关
为了节省面板上位置，不设置选掉压板，选掉使用转换开关。

转换开关设置三个位置：“选掉381”、“选掉382”、“选掉345”。

（3）plc装置运行指示灯（或液晶
屏幕）
（4）故障报警指示灯及复位按钮
（5）电流定值调整装置
电流定值调整装置面板上，应采取可靠措施防止误操作。

时间定值不设调整装置，但在程序中要实现可调。

1.3.2 功能实现
自投控制装置主要由可编程控制器（plc装置，国际品牌或合资）、电路板及合环电流保护继电器等组成，根据采集的开关量信号，通过预输入程序完成自投相关逻辑判断、执行分、合闸操作命令，实现两路进线及母联断路器的电气联锁、故障掉闸时的闭锁、分合闸操作延时时间可调等功能。

自投控制装置在电源处于任何状态下应保证稳定、可靠。

如两路
进线均失电，自投控制装置应保持失电前进线及母联断路器的分合位置；恢复供电后自投控制装置应自动恢复失电前的工作状态。

当进线及母联断路器任一台出现故障掉闸，由plc发出信号，锁定进线及母联断路器禁止合闸。

自投控制装置安装在母联柜二次仪表室内，可根据要求增加通讯串口，实现通讯功能，上传自投投退及自投动作信号。

在需要进行合环操作的情况下，应在母联柜装设合环电流保护装置（由自投控制装置内的plc，合环选掉转换开关、合环电流保护继电器等组成），并具备合环选掉功能。

合环电流保护功能的实现由自投控制装置的plc完成。

plc装置需实现自检功能。

当发生故障报警后，无法确定故障造成的原因（如二次线故障还是plc装置故障时），需利用自检装置对plc装置进行自检，以判断plc装置是否异常。

自检装置的检测口建议放在装置侧方。

有关无压掉判据，取消381、382柜内无压掉的继电器，无压掉判据及功能均由plc装置实现。

381、382无压掉判据增加为两个，均取自主开关上口，且不同的判据尽量采用不同的回路，以确保无压判据的正确性。

plc装置应能实现双路断电后，仍能实现故障信号的上传。

plc装置应能实现故障纪录功能，记录之前发生的动作情况以及合环电流值，可以现场查阅，也可根据需要经通讯口上传。

合环动作电流及时间。

合环动作电流参考值为400 a，动作时间
参考值为0 s。

合环电流及时间均应可设定，并分级连续可调。

1.3.3 工作状态描述
（1）自投：两路电源供电，当任一台配电变压器低压出口无压时，延时t1掉开其主进线断路器，延时t2后合母联断路器。

（2）自复：自投动作后，失压侧的配电变压器低压出口电压恢复，延时t3掉母联断路器，延时t4合其进线断路器。

（3）当主进线断路器因超载或短路故障掉闸时，应闭锁母联断路器自投。

（4）各延时定值（t1、t2、t3、t4）通过预输入程序设定，并通过程序的修改完成定值调整。

（5）闭锁。

在正常工作状态下，两路低压主进断路器与母联断路器之间，应设有防止电源合环的联锁程序，由自投控制装置实现；在合环操作状态下，联锁程序可由自投控制装置解除。

当381、382、345断路器任何一台出现故障，系统将处于故障状态，在这种情况下任何投入操作都被禁止，但依然可以做分断操作。

同时故障复位按钮的红灯亮，显示为锁定状态。

待故障排除后，首先对断路器进行手动复位，再用复位按钮进行系统复位。

按下复位按钮后，如果当时无故障，红灯才自动熄灭，恢复正常。

（6）合环操作
自投控制装置在选定“合环”工作状态且通过合环选掉转换开关接通回路时，可进行低压合环操作。

此时电气联锁程序解除。

自投控制装置进行合环操作时应具有合环电流保护及选掉功能，
通过合环选掉转换开关实现。

自投控制装置应具备对合环电流的检测功能，并在合环电流超过预设定值（现场可调）时延时（通过程序修改可调）掉开选掉的进线或母联断路器。

1.4 保修期及售后服务
在遵守保管、安装、使用和运行规则的条件下，自供货之日起的5年内，产品因制造质量不良或器件选择不当发生损坏或不能正常运行时，制造厂有责任及时为用户免费调试、修理或更换元器件；保修期外，制造厂有义务对产品实行有偿终身维护。

2 结语
为解决因供电公司在进行配电室高压柜和变压器检修时，造成短时停电，供电公司与abb公司，施耐德公司共同研制了带有合环选跳功能的plc型低压备自投装置，该装置可以做到0秒倒闸，彻底解决了检修时短时停电的问题。

该文从低压备自投装置plc的要求、设备规范、设备性能与功能要求以及保修期及售后服务等四个方面详细介绍了plc型低压备自投装置。

与传统的低压备自投装置相比，该装置引入了可编程控制器（plc），实现了0秒倒闸，具有更高的灵活多变性和可靠性。

可编程控制器（plc）是以微处理器为基础，该装置采用可编程控制的存储器存储用户指令，用软件编程实现确定的逻辑、顺序、定时、记数、运算和一些特定的功能，通过数字或模拟量的输入/输出来控制各种类型的生产过程。

低压母联柜装设plc型低压备自投装置，具备自投、自复和合环操作功能。

备自投装置装设“自投自复”、“自投手复”、“手动”、“合环”、“远方就地”五种功能状态的位置选择开关，装设合环转换开关可以避免其中任一线路掉闸。

相比继电器控制，具有通用性强，灵活性好，接线简单，功能强，易扩展，可靠性高，抗干扰能力强，定时准确，定时范围宽等优点，从而逐步取代了传统的继电器
控制。

由plc构成的备用电源投入装置相对灵活、多变，可根据电力系统的运行方式，通过编程完成各种复杂的逻辑和功能，最大限度的满足不同的现场要求。

该设备具有广泛的市场需求。

参考文献
[1] 徐希.主站集中式广域备用电源自动投入系统[j].电力系统自动化，2011（21）.
[2] 覃家露.浅谈备自投原理及保护在电力系统中的应用[j].电气工程应用，2010（4）.
[3] 郑曲直.备用电源自投装置设计、应用的若干问题[j].继电器，2003（8）.
[4] 杨忠礼.影响备自投正确动作原因分析[j].电力系统保护与控制，2008（21）.
[5] 陈生银.220 kv主变压器备自投的研究与应用[j].电力系统保护与控制，
2009（7）.
[6] 杨合民.一种适用于串联电网接线的远方备自投装置[j].电力系统自动化，2011（20）.。