PLC技术在高压开关柜电气控制改造中的应用

刘茂骋

摘 要：PLC技术是由计算机控制和电气自动控制技术高度整合产生的一个高科技产物，自从它诞生以来，以强大的控制功能和高运算及数据处理能力，具有极强的可靠性、安全性和灵活性，已被广泛应用于工业制造、电力能源、化工、环境、医疗等各个领域，为人类的发展和科技进步作出了杰出的贡献。近些年来，随着PLC技术的迅速发展及人们对PLC认知的提高，PLC技术在高压电网输配电设备控制及相关领域得到大面积的推广应用。它极大地提高了输配电自动控制系统的简捷性、安全可靠性，数据处理能力，给该领域使用者们运维操作和数据处理带来极大的方便，给高压输配电设备维修人员日常维修带来极大便捷，大大减轻了输配电维修人员维修工作量，本文就此阐述PLC控制技术在高压开关柜继电保护中具体应用。

关键词：PLC技术;高压开关;电气控制;运用

配电间是任何企事业单位的核心重要场所，它的任务主要是为各企事业单位起变电和配电电力配送的重任，它的安全性、可靠性、经济性和合理性将直接影响到相关单位人身财产安全和经济效益。通常一个配电间从建设投运使用，其使年限少则十多年，多则几十年。随着配电间使用年限的增加，变电和配电设备的各类故障就会日益增多，会严重危及企业的供电安全，最終影响企业的生产和经济效益及人身安全，因此对配电设备维修保养，设备更新，确保其安全可靠运行尤其重要。

通过对公司10KV高压配电间，3台双回路10KV带高压母联的KY28型老式高压开关柜原继电器——接触器控制系统进行PLC改造后，极大地提高了高压开关柜运行的可靠性、安全性，大大地减少维修量及故障率，使用及操作维修更便捷，使采集数据更加真实有效。由于PLC控制器性能良好、干扰性强，通讯设施齐全，改造使用至今取得非常好的效果。现就改造内容及相关技术交流如下，同时对PLC技术在输配电工程设备及其自动化控制中的运用进行探究。

1 高压供电一次接线方式

该配电间为双回路10KV 供电，一路为10KV 乌新1号线，另一路为兴和线，共设乌新1号线高压进线开关1只，编号为1001（1ZK）;设兴和1线开关1只，编号为1002（2ZK），设10KV主母联开关1只，编号为1000（3ZK）。正常供电时，两路电源分列运行，互为备用。当一路进线电源因故停电时，另一路电源便自动投运，确保停电回路设备的正常供电。当停电回路的电源恢复供电时，母联开关再自动断开。恢复至正常供电模式。以上转换模式改造前由各自高压开关自带的继电器——接触器控制模式的电控系统人工实现操作，费时费力停电时间长，影响范围大，见一次线路图。

2 双回路高压进线开关柜二次控制电源的改造

原有1001（1ZK）1002（2ZK）1000（3ZK），3只高压开关进线开关柜二次回路控制电源为双回路接触器——继电器控制系统。该类系统切换时间长，灵敏可靠性差;在使用过程中，由于继电器——接触器需24小时通电运行，加上配电间内供电电压均偏高，尤其是夜间电压更高，经常致使继电器——接触器线圈烧坏造成上述高压开关误动作。为此，在此次PLC控制系统改造中，选用高性能、高可靠性，快速切换的ATS双电源自动切换开关：

1）克服接触器的继电器控制系统中经常因继电器线圈烧坏而造成误动作;2）克服切换时间长、安全可靠性差，不能远程操控和显示等缺点;采用ATS双电源控制器后实现双电源间的瞬间切换，极大地提高了控制电源的安全可靠性。同时ATS双电源自动切换控制器还带有通讯接口，可以实现对此开关的远程操控，远程显示、缺回路报警等功能。大大地提高了控制电源双回路切换的安全性和可靠性。

3 10KV三相进线电压的检测

高压供电系统对三相电源进线电压的检测要求极高，高压进线一旦欠压和缺相，将会导致负荷侧供电企业三相设备的损坏，造成严重的经济损失，因此其客观存在的重要性不言而喻。为此高压配电设备在成品制造和设计中均设有三相电压检测和欠电压和失压保护装置，一旦进线电压缺相或进线电压额定值低于一定的范围，高压开关便自动分闸，实现保护。老式高压开关柜中此套保护系统均采用电压类继电器，通过人工机械设定方式来实现欠压和失压检测和保护，进线电压指示也为老式指针式电表。缺点：电压检测数据无法传输、自动存储和打印保存;人工机械设定精度不高，用电压继电器检测欠压和失压也常因继电器线圈常年吸合造成损坏、还有继电器触头常年外露极易氧化，且极怕震动，经常造成误动作，危及供电安全。为此我通过选用高可靠性PLC模拟量电压检测输入输出变送器，进行全面改造，实现对2路高压进线电压的测精确测量、精确指示，精确设定，且通过PLC通讯端口实现终端远程检测显示、存诸、打印和欠压和失压分闸事故记录显示报警等功能。

4 10KV高压电流检测

高压供电系统的电流检测均采用电流互感器取样，指针式电流表显示的传统测量方式。该方式虽然直观，但精度低，无法实现远程传送、监控和实时记录及保存。为此选用高可靠性PLC模拟量电流输入输出变送器，实现对高压进线电流的实时精确测量、实时精确指示，远程记录、实时远程传送打印保存等功能。让值班人员和管理者随时了解公司的用电状况，随时获取公司用电负荷数据，为公司的生产经营和经济分析提供第一手资料。

5 高压供电回路一、回路二和母联开关的联动操作与控制

在老式二次回路电控制系统中，高压回路一、回路二和母联开关间的联动控制操作全为接触器——继电器控制系统，由于该系统中采用接触器——继电器数量、品种、规格繁多，经常发生因继电器或接触器触头接触不良造成不动作的情况;还因三个高压开关之间安全保护要求极高，任何一个开关都不能发生误动作，否则将会造成重大的安全事故。多年来为此更换大量相关的接触器——继电器。为了解决此类问题，我选用西门子S7系列PLC对该控制系统进行全面改造，选用一个PLC 代替几十个继电器，利用PLC强大的控制功能，实现了控制功能的集约化，拆除柜内原有的各类继电器或接触器，大大地节约了原控制柜内的安装空间，使柜内更简洁，更清爽。利用PLC强大的运算显示功能、通讯功能，可通过触措屏全面实现开关控制的远程操作、远程监控、远程指示，对3高压开关的分、合闸状态、操作频次、故障记录全面实现自动化控制和显示。

6 结语

随着科学技术的迅速发展和PLC编程控制器的广泛使用，这将会给各类工业、能源、化工各类产业的自动控制系统带来质的飞跃，促进了电气控制工程及其自动化控制的自动化程度，同时大大提高了其安全性可靠性，也节约了大量的工业原材料成本，也提高了工作效率。为操作人员带来方便，给运维人员快速维修带来便捷，同时也促使企业设备操作人员和运维人员加强学习，提高业务水平，通过自学和培训主方式让更多的人掌握PLC技术方面的知识，并通过大量的PLC 技术应用，让企业设备管理和维修实现科学化系统化，并构建设备管理和维修信息数据库，来全面满足现代化工业企业的发展需求。

参考文献

[1]王恒，王晓岩，王小健，等.一种基于PLC的高压开关柜温度监控系统.

[2]柯亚龙.一种PLC控制的高压开关柜综合测控系统.