基于Siemens S7系列PLC控制的6 kV备用电源自动投入装置改造

2011-10-20梁燕

化工设计通讯 2011年4期

梁燕

(河南中原大化集团公司电气维修工程公司,河南濮阳 457004)

河南中原大化集团公司304B变电所采用双回路供电,两条6 kV电源进线分别来自公司总变电站6kVⅠ段母线和6kVⅡ段母线,变电所接线方式采用单母线分段,原来的自动控制回路设计中采用了大量的中间继电器、时间继电器等元件,后来采用西门子S7-200可编程控制器对304B变电所6 kV母联备自投控制装置进行了技术改造。

1 304B变电所6kV母联备自投的功能及要求

304B变电所6 kV系统主电路如图1所示。

对自动投切装置总的要求是,反应迅速,动作正确,工作可靠,保证工厂供电的连续性。具体功能及要求如下。

(1)当6 kV 1#电源进线失压或电压波动时,1#电源进线跳闸后,6 kV母联开关自动合闸,由2#电源给整个变电所供电。

(2)当2#电源进线失压或电压波动至很低时,2#电源进线跳闸后,6 kV母联开关自动合闸,由1#电源给整个变电所供电。

(3)两条电源进线同时发生低电压时,自动装置闭锁不动作。

(4)两条电源进线因母线段或负荷侧短路,被继电保护装置断开时,母联开关不能再投入,以防扩大事故范围。

(5)电压互感器或电压继电器一相熔断器熔断或者备用电源无电时,母联备自投装置不动作。

(6)对电源进线手动操作停电时,母联备自投装置不动作。

图1 304B变电所6kV系统主电路图

2 S7-200简介

S7-200具有紧凑的设计,良好的扩展性,低廉的价格,可以满足多种多样的自动化控制需要。我们选用的 PLC的型号为 CPU224,CPU224模块有数字量14I/10O点,可连接7个扩展模块,具有13K字节程序和数据存储空间,30kHz的高速计数器6个,还具有PID控制功能,1个RS485通信编程端口,具有PPI点点通信协议多点端口(MPI)通信协议和自由方式通信能力。输出类型为继电器-干触点,电压允许范围5～250VAC,可直接带220V的负载,继电器开关延时最大为10ms,机械寿命(无负载)为10000000(次)开关,大大提高了使用寿命。根据原供电系统状况和上述控制要求,改造时电源进线和母联的继电保护保持不变,仅将母联自动投入改由PLC控制。将电源电压的高低或有无,断路器的分合状态和继电保护动作信号等输入PLC,经内部逻辑处理后输出开关量去控制相应断路器的分合闸。综合分析结果,计有输入量11个,输出量6个。根据控制要求,母联开关AT T控制电路如图2示。

输入信号、输出信号控制描述如表1所示。

3 软件编程

使用Siemens的编程器PG710,用PC/PPI电缆建立通信(接口为 RS485),就可以与 S7-200CPU建立在线联系,对6kV母联开关的备自投控制进行软件编程,调试工作。它采用STEP7-Micro/Windows32软件包,支持32位Windows95/98/NT/2000环境,利用STEP7-Micro/Windows32可以建立用户程序并把它下装到CPU。PLC控制梯形图如图3。

4 进线、母联断路器的控制电路

根据上述系统设计,分别将6kV 1#进线、2#进线的PLC控制的跳闸信号引入断路器控制回路中,为防止手动对进线断路器进行分闸操作时引起母联自动投入控制回路误动作,在进线的手动分闸回路中串入一对转换开关接点,设定为手动操作时该接点接通,同时在PLC控制的母联自动投入回路断路器合闸回路中也串入一对接点,设定为非手动操作时该接点接通。6kV进线和母联断路器的控制原理如图4所示,其电路如图5所示。