PLC在输电线路自动重合闸控制中的应用

    一、应用背景与需求    在电力系统继电保护及自动装置中，自动重合闸装置有广泛的用途。传统的输电线路三相自动重合闸装置常采用继电器控制方式，由于继电器元件应用较多，而且是有触点元件，运行中会造成触点的拒动作、误动作、粘连和卡住现象，使自动重合闸装置工作可靠性较差，不能满足电力系统连续供电的要求。    利用PLC构成自动重合闸装置的控制系统，可以克服传统控制方式的不足，而且具有连线简单，工作可靠，便于调试和维护等优点。本例介绍一个输电线路自动重合闸装置PLC控制系统的设计问题。    二、自动重合闸PLC控制系统设计    1．控制过程分析    输电线路三相自动重合闸装置的控制过程如图6.19所示。
    图6.19    自动重合闸控制过程示意图    2．PLC型号选择与I/O定义    根据实际应用需要，自动重合闸装置的控制器可选择OMRON公司的小型PLC，输入为12点，输出为8点，电源电压AC100～240V。PLC的I/O端子定义如表6.2所示，外部接线如图6.20所示。PLC的输入端接控制开关K（其接点有K1、K2、K3、K4）、合闸压力闭锁开关SQ1、分闸压力闭锁开关SQ2、断路器辅助接点DL。输出端接断路器合闸接触器HC、加速跳闸接触器1JK、跳闸闭锁接触器2JK。    表6.2    I/O端子分配表

    图6.20    PLC接线图    三、自动重合闸PLC控制程序设计    根据自动重合闸装置的控制分析和PLC的I/O定义，设计的梯形图如图6.21所示。说明如下。
    图6.21    自动重合闸装置程序控制梯形图    ·断路器合闸时，控制开关K4接通，其触点00004闭合，断路器辅助触点DL闭合，其常闭触点00000断开。线路发生故障时，断路器跳闸，辅助触点DL断开，其常闭触点00000闭合，线圈20003得电，其常开触点闭合，计时器TIM000工作。延时后，01001线圈得电并合闸。    ·如果自动重合闸装置合闸成功，经TIM001的延时后，其常闭触点TIM001断开，线圈20004断电，其常闭触点20004闭合，实现自动重合闸装置自动复归。    ·如果合闸不成功，完成重合闸规定的次数后，由于TIM001的延时作用，线圈20004    仍得电，其常闭触点20004为断开状态，线圈20003断电。同时由于断路器跳闸状态下其常闭触点00000闭合，起到自保持作用，使20004线圈一直通电，不能实现再次重合闸。    ·操作控制开关K使K4接点接通，20004线圈断电，实现手动复归。    ·梯形图中选用计数器指令CNT来设定自动重合闸规定的重合次数，TIM000为自动重合闸动作延时时间，TIM001为自动重合闸的复归时间。由上升沿微分和下降沿微分指令DIFU(13)和DIFD(14)与定时器指令TIM002组合，实现计数器CNT的延时复位，保证自动重合闸完成规定的重合次数。    ·手动操作断路器跳闸过程中，K1、K2接通，相应的常闭触点00001、00002打开，保证线圈20003不能得电，将自动重合闸回路闭锁。    ·手动操作断路器合闸过程中，K3接通，常闭触点00003断开，闭锁重合闸回路。常开触点00003闭合，使线圈叭002得电，接通了加速继电保护跳闸回路。    · 当断路器气压或液压不足时，SQ1、SQ2开关不能压合，使常开触点00005打开，闭锁自动重合闸回路。常闭触点00006闭合，使线圈01000有电，串联在跳闸回路的接点打开，闭锁跳闸回路。    四、总结与评价    本例分析了传统继电器式自动重合闸装置存在的缺点，基于PLC设计了自动重合闸装置。该设计方案，在硬件上具有安装接线简单，工作可靠等优点；在软件上，不仅满足了自动重合闸装置的基本控制功能，还应用PLC的计数器、定时器等指令实现了自动重合闸装置重合次数、所需延时时间的调整和自动复位，提高了系统控制能力和灵活性，使系统具有通用性和实用性。