PLC技术在供配电系统中的应用

王　祁

做好供配电工作,对于保证企业生产和社会生活的正常进行、实现整个国民经济的现代化具有十分重要的意义。当今的电力系统对供配电系统自动化程度要求越来越高,在供配电系统中引入可编程控制器(PLC)等基于微电子技术、软件技术、网络技术的控制系统势在必行。

一、供配电系统中的PLC技术

PLC及其网络被公认为现代工业自动化三大支柱(PLC、机器人、CAD/CAM)之一。它是以单片机为核心,专门用于工业过程自动化控制的新型电脑器件。

常用的SIMATIC S7-300系列提供了多种性能递增的CPU和丰富的、带有许多方便功能的I/O扩展模块。各种功能模块可满足、适应自动控制任务,用户可以根据实际应用选择合适的模块,当控制任务增加并更复杂时,可随时附加模块对PLC进行扩展。其主要功能如下:

高速的指令处理:0.1～0.6μs的指令处理时间,在较低到中等的性能要求范围内,开辟了全新的应用领域。

人机界面(HMI):方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内,人机对话的编程要求大大减少。人机界面从S7-300中取得数据,S7-300按用户指定的刷新速度传送数据。

诊断功能:CPU的智能化诊断系统可连续监控系统的功能是否正常,记录错误和特殊系统事件(例如超时、模块更换等)。

口令保护:多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密,防止未经允许的复制和修改。S7-300的操作方式选择开关可以像钥匙一样拔出,拔出后不能改变操作方式,可防止非法删除或改写用户程序。

二、PLC技术在在供配电系统中的应用

PLC是一种新型微电脑式配电控制器,其主要特点是用内部已定义的各种辅助继电器代替传统的机械触点继电器,通过软件编程方式,用内部逻辑关系代替实际的硬件连接线。将PLC引入继电保护装置中,一方面可以克服使用传统继电器所带来的弊端;另一方面,又可兼容基于传统继电器的设计思想和技术方案,尤其是对逻辑关系较为复杂的触点信号处理及操作出口控制,采用PLC编程能使方案设计工作变得更加简单方便。

多功能继电器装置将计算机继电器逻辑电路分解成保护功能继电器组和PLC两个部分。根据不同保护对象(主变压器差动保护、母线保护、电容器保护、线路保护等),由不同保护功能继电器群组合,装置分成若干个标准型号,其中所有的单个功能元件均遵循正逻辑法则,在PLC中定义动作节点。例如,一个过电压元件动作,在PLC中就有一个相应的常开节点闭合(0→1),一个失压元件动作,反映在PLC中也是一个相应的常开节点闭合(0→1)。PLC编程使用的是与传统二次电路图最相似的梯形图法,存放程序的EEPROM为外插接式,便于随时修改设计方案。

PLC中的保护功能继电器F561、F562节点动作值以及时间继电器T1、T2、T3和内部开关KP1,均可通过手持编程器在系统运行时进行整定设置。开关量信号输入节点I2、I3的状态仅取决于装置的信号输入接口与电源小母线之间的连接片是否连通,运行人员只需通过合上相应的连接片就可决定负荷是接入低频基本段还是低频后备段。

在编制低频减载程序时,传统继电器的动作时间和返回系数概念在梯形图中被理想化,能这样处理主要得益于PLC的微电脑属性。PLC中的程序是循环执行的,每两次执行之间的时间间隔(循环周期),由整个装置从采样到滤波到数据处理等各环节的时序配合决定(SEPAM装置为13.3ms),程序本身执行1次的时间以微秒计,是可忽略的。在梯形图中,将继电器节点放在相应线圈的后面,节点动作时间可认为是零,这使复杂的低频减载功能得以简单实现。

内置PLC的继电保护装置在变电站的设计安装调试过程及随后1s多的运行情况表明:PLC的高度灵活性能,为及时解决调试过程中出现的问题提供最佳方案;PLC的运行稳定性和动作准确性高,使继电保护更可靠;PLC编程技术容易掌握,程序本身与传统的继电保护设计图十分吻合,能使设计人员充分发挥专长;应用PLC的继电保护设备更加标准化,选型和使用方便。

电力企业中,供配电系统是一切自动化系统设备的基础。采用PLC总线的智能型供配电系统,符合未来供配电系统的发展方向。