浅析PLC在低压断路器生产线中的控制系统应用

林木峰++夏龙军++陆泉森

摘要：伴随PLC应用技术的迅速发展，目前在工业控制领域中，应用范围最广的一种控制设备就是PLC。PLC在低压断路器生产线中的控制系统设计相比较传统的断路器多了微机监测、PLC控制充分应用微电子及网络通信等新技术，其性能相比较传统的断路器也是具有比较大优势的。智能供配电系统是由许多个PLC控制的断路器通过互动网络组成的，并且遥测、遥控、遥信和遥调这四项功能是智能供电系统的特点及优势。

关键词：继电器控制系统；PLC；低压断路器；二次回路

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0034-01

1 引言

总所周知，断路器的动作反应的快慢取决于控制器的控制信号。低压断路器工作的主要作用是防止供配电系统中对线路中的过载、短路和接地等故障的发生，其主要的工作原理便是针对检测单元发出的电压电流的频率信号做出相应的判断动作。

PLC在低压断路器生产线中的控制系统的设计也是基于这一原理，但其主要的检测单元主要是由互感器和模拟信号调理电路组成，在工作过程中其敏感程度比传统断路器更为显得有优势，逻辑控制单元的组成主要分为两个部分，高性能的单片机与外围电子电路这两个部分，智能断路器在控制信号的准确程度，几期反应速度，还有一些智能反应工作都是十分具备商业价值的。

2 硬件设计

2.1 核心芯片

TMS320F2812 芯片主要技术是采用低压电器（2006№9）高性能静态COMS 新型低压万能式断路器智能控制器，内含高性能32bit CPU，同时包含2个16×16 bit乘累加器（MAC），支持空闲、等待、挂起等低功耗和节能模式；包括128KB×16bit Flash、128 KB ×16 bit ROM、2个4 KB×16 bit单口随机存储器（SARAM）、4KB×16 bit BootROM，采用统一的寄存器编址模式，程序和数据存储器的寻址范围可达4MB；具有丰富的片内存储资源，可执行16 ×16bit和32×32bit乘累加操作，最高主频为150 MHz，内部电压为 1.8 V，I/O口电压为3. 3 V；因而在大多数情况下无需扩展外部存储器。

2.2 数据采集与通讯

在数据采集与通讯过程中，每1路转换时间为80 ns，采样速率为12. 5MS/ s，就必须使用MS320F2812芯片内部具有的ADC通道进行A /D转换，MS320F2812芯片的操作保证了其测量和计算的速度与准确率。

2.3 人机接口

在人机接口过程中可以使用内部控制的KS0108点阵式LCD （128 ×32）显示器，并且根据提示选择自己所需要的项目。

系统硬件结构如图1所示。

3 软件设计

3.1 电源测综合阻抗设计

电源测综合阻抗设计主要是针对电力系统发生断路故障时做出准确的判断。从故障时测量到的相应量中减去故障前的分量，就可得到故障分量。系统阻抗图如图2所示。

电源侧综合阻抗为

Zs=-Umg/Img （1）

式中，Umg、Img分别为保护装设处故障电压、电流分量。

3.2 自适应电流与电压速断保护

（1）动作电流整定。动作电流整定值为

Iact=Kd*Kk*E/（Zs+ZL） （2）

动作出口条件。当故障电流值If≥Iact，动作出口。

（2） 动作电压整定。动作电压整定值为

Uact=E*ZL/[kk（Zs+ZL）] （3）

动作出口条件。当Uf≤Uact，动作出口。其中：Uf为故障电压值；Uact为动作电压整定值。

3.3 自适应反时限过电流保护

自适应反时限过电流保护在线路发生故障的时候，将电流的敏感程度做了相应的提高，实现在线自动整定反时限特性，自适应反时限过电流保护通过实时监测负荷电流IL。在线自动计算整定及动作过程如下：

计算时间系数：

tp=Δt·n·[（I/Ip）2-1] （4）

确定反时限特性：

t=tp·[（I/Ip）2-1] （5）

式中：n为级数，保护线路的下一级只有1级时，取n=1，有2级时，取n=2；Δt为时间级差，可取Δt=0.4s；I为实际负荷电流；tp为时间系数；t为保护的动作时间；Ioc为过电流保护的动作电流Ip=2Ioc/3。

3.4 交流电压和交流电流断线自检

控制器的内嵌式电流互感器正常情况下对现场的实时监控能力方面是不擅长的，换种说法就反应灵敏程度低，但是这种内嵌式电流互感器根据对称分量法实时计算零序电压、电流，可以在相互比较的情况下得到相对准确的数据，并且做出合理的判断。

4 结语

本文的最终研究目的是为了实现智能通信一体化，通過控制器的逻辑控制单元分析同事也通过检测单元获取主线路的电流、电压信号进行分析，并且整合数据做出相应的结果判断。而本文研究的智能供配电系统是由许多个PLC控制的断路器通过互动网络组成的，并且遥测、遥控、遥信和遥调这四项功能是智能供电系统的特点及优势。

参考文献

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