基于PLC自動(dòng)重合閘設(shè)計(jì)

目錄一、緒論1〔一〕課題研究現(xiàn)狀1〔二〕課題研究背景1〔三〕課題開展趨勢(shì)3二、PLC控制系統(tǒng)及自動(dòng)重合閘裝置4〔一〕可編程控制器PLC4〔二〕自動(dòng)重合閘裝置4〔三〕設(shè)計(jì)方案的論證6三、重合閘系統(tǒng)設(shè)計(jì)9〔一〕自動(dòng)重合閘9〔二〕三相自動(dòng)重合閘9〔三〕重合閘動(dòng)作時(shí)限的選擇原那么11〔四〕自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)的配合12〔五〕單相自動(dòng)重合閘12〔六〕電氣一次自動(dòng)重合閘裝置14〔七〕電氣式一次自動(dòng)重合閘14四、PLC在自動(dòng)重合閘控制中的應(yīng)用19〔一〕對(duì)自動(dòng)重合閘的一些根本要求19〔二〕PLC型號(hào)選擇及I/O端子分配19〔三〕控制過程流程圖分析21〔四〕PLC控制的自動(dòng)重合閘梯形圖設(shè)計(jì)22〔五〕工作原理分析23〔六〕時(shí)限參數(shù)整定24五、梯形圖仿真25結(jié)論27致謝28參考文獻(xiàn)29一、緒論〔一〕課題研究現(xiàn)狀1、近幾年來,工業(yè)企業(yè)對(duì)供電可靠性及電能質(zhì)量的要求越來越高。電網(wǎng)容量和電壓等級(jí)也不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也變得越來越復(fù)雜。220kV輸電線路，由于其具有電能輸送效率高、輸送距離較適中等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到區(qū)域配電網(wǎng)建設(shè)中，成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)開展的重要能源支柱。電能供電質(zhì)量水平要求的進(jìn)一步提高，對(duì)電網(wǎng)供電可靠性也提出更苛刻的要求。電力系統(tǒng)中通常采用繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)來快速準(zhǔn)確的操作分支運(yùn)斷路器切除輸電線路故障或事故分支節(jié)點(diǎn)，防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速開展,一些大型工業(yè)企業(yè)已實(shí)現(xiàn)了對(duì)其各級(jí)變電站進(jìn)行遠(yuǎn)方集中控制,企業(yè)內(nèi)部的分散變電站實(shí)現(xiàn)了無人值班。但在實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，220KV輸電線路所發(fā)生的絕大局部故障均是臨時(shí)或者瞬時(shí)性的，對(duì)于這類瞬時(shí)性故障而跳閘的線路,如能在故障消失后迅速恢復(fù)送電,那么可大大提高供電的可靠性。因此，可以利用自動(dòng)重合閘裝置在線路發(fā)生故障通過繼電保護(hù)裝置跳閘后，延時(shí)操作斷路器重新合閘以恢復(fù)輸電線路供電，提高輸電線路綜合供電質(zhì)量水平，隨著國民經(jīng)濟(jì)的開展和人民物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，對(duì)電力需求愈來愈大，促使電力事業(yè)迅速開展，電網(wǎng)不斷擴(kuò)大，用戶對(duì)供電質(zhì)量和供電可靠性要求越來越高，甚至連發(fā)生電源的瞬時(shí)中斷也不能忍受?！半娏Ψè暫汀俺兄Z制〞的公布和貫徹執(zhí)行，要求電力供給部門提供平安、經(jīng)濟(jì)、可靠和高質(zhì)量的電能。傳統(tǒng)的技術(shù)和管理手段已無法適應(yīng)新的形勢(shì)，PLC自動(dòng)重合閘就是為了這一目的而提出來的這給自動(dòng)重合閘裝置提供了良好的開展平臺(tái)。2、先進(jìn)PLC的開展代表著國家的綜合科技實(shí)力和水平，目前許多先進(jìn)工業(yè)國家都已將PLC技術(shù)列為21世紀(jì)高科技開展方案。其開展呈現(xiàn)兩個(gè)突出特點(diǎn):一個(gè)是在橫向上，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷的擴(kuò)大，正從傳統(tǒng)的制造向人類工作和生活的各種領(lǐng)域擴(kuò)展，PLC的種類日趨增多；另一方面是在縱向上，隨著需求范圍的擴(kuò)大，PLC的結(jié)構(gòu)和形態(tài)開展多樣化，高端系統(tǒng)呈現(xiàn)明顯的仿生和智能特征，其特性不斷提高，功能不斷擴(kuò)展和完善，各種PLC向更智能化和人類社會(huì)更密切的融合方向開展，PLC是一種專為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)的，一般而言，無需任何保護(hù)措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生無輸入并引起無輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面生產(chǎn)廠家要提高PLC的抗干擾能力；另一方面，要在設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合，減少及消除干擾對(duì)PLC的影響?！捕痴n題研究背景傳統(tǒng)的自動(dòng)重合閘裝置由各種繼電器及控制開關(guān)構(gòu)成,由于連接導(dǎo)線繁多,繼電器的壽命有限,容易發(fā)生裝置的誤動(dòng)和拒動(dòng),影響電力系統(tǒng)的可靠性;其定時(shí)單元由機(jī)電式或晶體管式時(shí)間繼電器構(gòu)成,誤差大且調(diào)整不方便,影響上下級(jí)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限的配合；裝置的功能單一,不利于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化,且體積大,有色金屬消耗多,噪音大。當(dāng)前最廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠的集散型控制系統(tǒng)DCS經(jīng)歷了30多年的開展，技術(shù)日益成熟，取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)。然而目前DCS的開展開始減緩和停滯。如何使DCS仍然可以大跨步地繼續(xù)向前開展，其中一個(gè)關(guān)鍵問題就在于通用化的硬件平臺(tái)，PLC的融入。隨著微電子及控制技術(shù)的開展，PLC系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)在不斷吸收彼此的特點(diǎn)，逐步地走向同化,集散控制系統(tǒng)DCS經(jīng)過了初創(chuàng)期、成熟期和擴(kuò)展期之后,又出現(xiàn)了新一代控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS，它是第五代過程控制系統(tǒng)，是由DCS與PLC開展而來，F(xiàn)CS不僅具備DCS與PLC的特點(diǎn)，它保存了DCS的特點(diǎn)，或者說FCS吸收了DCS多年開發(fā)研究以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)然也包括教訓(xùn)，而且跨出了革命性的一步。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的完善和熱工自動(dòng)化技術(shù)的開展，數(shù)字化、智能化控制儀表的進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用，F(xiàn)CS必將在火電廠得到廣泛應(yīng)用，使電廠的自動(dòng)化水平提高到一個(gè)新的水平。所以今后的開展趨勢(shì)大體上是分散型控制系統(tǒng)DCS將逐漸更新?lián)Q代為全數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS。由于PLC的本質(zhì)是用內(nèi)部已定義的各種輔助繼電器代替機(jī)械觸點(diǎn)繼電器，這些內(nèi)部繼電器的節(jié)點(diǎn)變位時(shí)間可理想化地認(rèn)為等于零，只需考慮它的0-1狀態(tài)而無需考慮傳統(tǒng)繼電器所固有的返回系數(shù)，所以用PLC來進(jìn)行開關(guān)量控制是非常適宜的。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化的控制中，經(jīng)常要用到閉環(huán)控制方式來實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、流量、速度等連續(xù)變化的模擬量控制。初期的PLC在閉環(huán)控制方面并不擅長，而當(dāng)前新型的PLC也兼有閉環(huán)控制功能，并且已十分成熟。各PLC生產(chǎn)廠家推出的中、小型PLC模塊均提供了PID指令，可以實(shí)現(xiàn)PID控制，這種模塊的PID控制程序是PLC生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的，并存放在模塊中，用戶使用時(shí)序只需要設(shè)置一些參數(shù)，使用起來非常方便，一個(gè)模塊可以控制幾路甚至幾十路閉環(huán)回路。直接應(yīng)用PID指令來實(shí)現(xiàn)基于PLC的PID控制，是一種易于實(shí)現(xiàn)且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。水泵、油泵電動(dòng)機(jī)以發(fā)電廠機(jī)組調(diào)速器油泵為例,其啟動(dòng)方式有種自動(dòng)啟動(dòng)、機(jī)旁屏手動(dòng)啟動(dòng)和在現(xiàn)地控制箱手動(dòng)啟動(dòng)。自動(dòng)運(yùn)行的情況下，每臺(tái)調(diào)速器油泵根據(jù)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間的長短,在開機(jī)過程中由現(xiàn)地PLC控制單元的順控模塊選擇運(yùn)行時(shí)間累計(jì)短的為主用泵、運(yùn)行時(shí)間累計(jì)長的為備用泵。自動(dòng)啟動(dòng)條件為調(diào)速器壓油罐壓力下降到時(shí)啟動(dòng)主用泵，如果壓油罐壓力繼續(xù)下降到整定值時(shí)，備用泵跟著啟動(dòng)，向壓油罐打油。在機(jī)旁屏手動(dòng)啟動(dòng)調(diào)速器油泵，只需將欲啟動(dòng)油泵的控制開關(guān)打至"ON"位即可。而在現(xiàn)地控制箱上的手動(dòng)啟動(dòng)只需首先將機(jī)旁屏上的控制方式選擇開關(guān)打至"調(diào)速器手動(dòng)"位后，在現(xiàn)地控制箱上操作欲啟動(dòng)油泵的啟動(dòng)和停止按鈕,就能啟動(dòng)調(diào)速器油泵,主用泵的選擇主用泵可以由PLC按各自的運(yùn)行小時(shí)來自動(dòng)選擇主用泵或手動(dòng)設(shè)定，在機(jī)組現(xiàn)地控制單元的觸摸屏上可以完成主用泵的選擇方式的設(shè)定；當(dāng)PLC重新啟動(dòng)后，將會(huì)默認(rèn)主用泵。PLC將2臺(tái)油泵的啟動(dòng)優(yōu)先權(quán)輸出到優(yōu)先權(quán)選擇繼電器。PLC程序輸出油泵的啟動(dòng)命令后與優(yōu)先權(quán)繼電器配合來選擇啟動(dòng)相應(yīng)的油泵斷路器控制,在傳統(tǒng)的發(fā)電廠和變電所中，高壓斷路器控制及信號(hào)電路均采用電磁型繼電器為主要元件。為實(shí)現(xiàn)各種邏輯電路，采用了大量的電磁元件。眾多電磁元件的機(jī)械觸點(diǎn)降低了可靠性，同時(shí)接線復(fù)雜、檢修困難，并占用較大空間。目前，可編程邏輯控制器〔PLC〕的應(yīng)用，解決了存在的諸多問題PLC內(nèi)部大量的軟繼電器可以替代眾多的實(shí)物元件，可在實(shí)現(xiàn)原有控制電路功能的途徑上有更好的選擇。PLC本身的可靠性很高,用來控制斷路器也具有高可靠性。為保證變電所設(shè)備的平安運(yùn)行及方便運(yùn)行人員監(jiān)視，高壓斷路器控制電路通常需滿足以下要求：可進(jìn)行正常的手動(dòng)分、合閘操作；操作正常分、合閘完畢，給出相應(yīng)指示信號(hào)；不能正常操作時(shí)應(yīng)給出相應(yīng)指示信號(hào)；正常分、合閘完畢應(yīng)自動(dòng)切斷分、合閘回路；事故時(shí)可自動(dòng)分閘，并給出事故的音響和閃光信號(hào)；具備必要的閉鎖措施,防止斷路器“跳躍〞。高壓斷路器采用了PLC控制后，簡化了二次接線，因?yàn)镻LC的輸入、輸出的接線很有規(guī)律，輸入、輸出均各有公共端,所有元件的另一端接入相應(yīng)的輸入端或輸出端，接線不易出錯(cuò)。原有繁瑣的二次接線及邏輯電路現(xiàn)被PLC的內(nèi)部元件取代，無需再配備專門的閃光電源，原有硬件參數(shù)的調(diào)整〔如動(dòng)作時(shí)間等〕也改由程序參數(shù)設(shè)定，只要編制符合要求的控制程序，通過簡單的接線即可到達(dá)要求。對(duì)于斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)而言，其輔助開關(guān)數(shù)目也可簡化。同時(shí)由于修改程序方便，只需選擇適宜型號(hào)的PLC，修改控制程序，便能實(shí)現(xiàn)變電所中多臺(tái)斷路器的控制及信號(hào)顯示功能。維護(hù)和檢修工作量也相應(yīng)減少。自動(dòng)切換系統(tǒng)自動(dòng)重合閘，備用電源自動(dòng)投入。為了加強(qiáng)供電可靠性，備用電源自動(dòng)投入裝置，早期應(yīng)用的電磁型備用電源自投裝置是由假設(shè)干繼電器根據(jù)不同的運(yùn)行方式構(gòu)成相應(yīng)的備自投回路，其缺點(diǎn)是改變運(yùn)行方式困難，邏輯回路設(shè)計(jì)復(fù)雜，繼電器易損，可靠性低，運(yùn)行維護(hù)極為不便，由PLC構(gòu)成的備用電源投入裝置可根據(jù)變電站的運(yùn)行方式，通過編程完成各種復(fù)雜的邏輯和功能，適應(yīng)各種運(yùn)行方式，滿足電網(wǎng)一次接線要求。PLC采集一次設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，作為備自投的啟動(dòng)條件和閉鎖條件，通過編程來實(shí)現(xiàn)不同的功能，以適應(yīng)不同的運(yùn)行方式。與繼電器組成的備用電源自動(dòng)投入裝置相比，該方案具有可靠性高、接線簡單、控制靈活、調(diào)試方便和投資小等優(yōu)點(diǎn)。由于PLC具有數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷的功能，使PLC型備自投裝置不僅能完成備自投裝置規(guī)定的操作，而且能在操作時(shí)考慮系統(tǒng)運(yùn)行情況以及系統(tǒng)的其他操作要求，裝置可通過顯示窗口顯示主要設(shè)備的運(yùn)行情況。另外，對(duì)裝置的調(diào)試維護(hù)也很方便，通過離線仿真可以測(cè)試軟件，不影響設(shè)備的平安運(yùn)行，而且可以通過改變程序來適應(yīng)不同的運(yùn)行方式。裝置本身具有很強(qiáng)的抗干擾能力，使其可靠性高于電磁型裝置。同時(shí)PLC的通信功能為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化創(chuàng)造了條件，實(shí)踐證明PLC在備用電源自動(dòng)投入中的控制是一種經(jīng)濟(jì)、可靠、實(shí)用的方法運(yùn)行，采用PLC實(shí)現(xiàn)備自投功能使供電可靠性有了大幅度地提高，其運(yùn)行效果有了明顯改善?！踩痴n題開展趨勢(shì)PLC是一種專為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)的，一般而言，無須任何保護(hù)措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面生產(chǎn)廠家要提高PLC的抗干擾能力；另一方面，要在設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合，減少及消除干擾對(duì)PLC的影響加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化,當(dāng)前最廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠的集散型控制系統(tǒng)DCS經(jīng)歷了30多年的開展，技術(shù)日益成熟，取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)。然而目前DCS的開展開始減緩和停滯。如何使DCS仍然可以大跨步地繼續(xù)向前開展，其中一個(gè)關(guān)鍵問題就在于通用化的硬件平臺(tái)，PLC的融入。隨著微電子及控制技術(shù)的開展，PLC系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)在不斷吸收彼此的特點(diǎn)，逐步地走向同化在新時(shí)代，PLC會(huì)有更大的更大的開展，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，通過完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備、成熟的現(xiàn)場(chǎng)總線通信能力會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求，PLC作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成局部，將在我國發(fā)電廠的電氣自動(dòng)化建設(shè)中發(fā)揮越來越大的作用。二、PLC控制系統(tǒng)及自動(dòng)重合閘裝置〔一〕可編程控制器PLC介紹用內(nèi)部已定義的各種輔助繼電器代替機(jī)械觸點(diǎn)繼電器，通過軟件編程方式用內(nèi)部邏輯關(guān)系代替實(shí)際的硬件連接導(dǎo)線，這些內(nèi)部繼電器的節(jié)點(diǎn)變位時(shí)間可理想化地認(rèn)為等于零，因此只需考慮它的0-1狀態(tài)而無需考慮傳統(tǒng)繼電器所固有的返回系數(shù)。基于這一特點(diǎn)，將PLC引入繼電保護(hù)裝置中,一方面可以大大改善裝置的動(dòng)作準(zhǔn)確性和可靠性；另一方面，又可兼容傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)思想和技術(shù)方法,尤其是對(duì)于自動(dòng)重合閘這樣的邏輯關(guān)系較復(fù)雜的控制功能，應(yīng)用PLC軟件編程能很快設(shè)計(jì)出最簡明的符合規(guī)程的方案，并能與饋電線路的其他保護(hù)控制方案在同一程序中進(jìn)行設(shè)計(jì)、相互配合。PLC的微電腦屬性使得各保護(hù)裝置之間、裝置與主控機(jī)之間能夠按計(jì)算機(jī)通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，配以主機(jī)監(jiān)控平臺(tái)從而構(gòu)成整個(gè)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。1、PLC控制系統(tǒng)特點(diǎn):PLC是一種性能較好的控制器，在惡劣的工作環(huán)境下能可靠地工作，其平均故障時(shí)間間隔(MTBF)在5-10000h以上。用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘，可用其內(nèi)部已定義的各種輔助繼電器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器,通過軟件編程方式用內(nèi)部邏輯關(guān)系代替實(shí)際的硬件連接線,從根本上簡化動(dòng)作的物理鏈條。從繼電過流保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)開始,僅經(jīng)過PLC的邏輯處理后就可直接發(fā)出重合閘動(dòng)作信號(hào),動(dòng)作過程無觸點(diǎn)參與。PLC控制方式既克服了使用傳統(tǒng)繼電器所帶來的種種弊端,又兼容傳統(tǒng)繼電器的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)方案。而且PLC構(gòu)成的自動(dòng)重合閘裝置調(diào)試簡單,組態(tài)靈活,可靠性高,具有擴(kuò)展性，且具有連線簡單,工作可靠,便于調(diào)試、調(diào)整和維護(hù),可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊PLC是一種性能較好的控制器，在惡劣的工作環(huán)境下能可靠地工作，其平均故障時(shí)間間隔(MTBF)在5-10000h以上。用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘，可用其內(nèi)部已定義的各種輔助繼電器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器,通過軟件編程方式用內(nèi)部邏輯關(guān)系代替實(shí)際的硬件連接線,從根本上簡化動(dòng)作的物理鏈條。從繼電過流保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)開始,僅經(jīng)過PLC的邏輯處理后就可直接發(fā)出重合閘動(dòng)作信號(hào),動(dòng)作過程無觸點(diǎn)參與。PLC控制方式既克服了使用傳統(tǒng)繼電器所帶來的種種弊端,又兼容傳統(tǒng)繼電器的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)方案。而且PLC構(gòu)成的自動(dòng)重合閘裝置調(diào)試簡單,組態(tài)靈活,可靠性高,具有擴(kuò)展性，且具有連線簡單,工作可靠,便于調(diào)試、調(diào)整和維護(hù),可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊?！捕匙詣?dòng)重合閘裝置1、自動(dòng)重合閘裝置〔ZCH〕又稱自動(dòng)重合器，是用于配電網(wǎng)自動(dòng)化的一種智能化開關(guān)設(shè)備，它能夠檢測(cè)到故障電流、在給定時(shí)間內(nèi)斷開故障電流并能進(jìn)行給定次數(shù)重合的一種“自具〞能力的控制開關(guān)。所謂“自具〞是只重合閘裝置本身具有故障電流檢測(cè)和操作順序控制與執(zhí)行的能力，無需附加繼電保護(hù)裝置和另外的操作電源，也不需要和外界通信。當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，它按順序及時(shí)間間隔進(jìn)行開斷及重合的操作。當(dāng)遇到永久性的故障，在完成預(yù)定復(fù)位才能解除閉鎖。假設(shè)重合失敗，那么閉鎖在分閘狀態(tài)，把事故區(qū)段隔開；當(dāng)故障接觸后，需要手動(dòng)復(fù)位才能解除閉鎖。如果是瞬時(shí)性故障，那么在循環(huán)分、合閘的操作中，無論哪次重合成功，那么終止后續(xù)的分、合閘，并經(jīng)過一定延時(shí)后恢復(fù)初始的整定狀態(tài)，為下次故障的來臨做好準(zhǔn)備。重合閘裝置課按預(yù)先整定的動(dòng)作順序進(jìn)行屢次分、合閘的循環(huán)操作。自動(dòng)重合閘作用:在電力系統(tǒng)中采用了自動(dòng)重合閘裝置，即是當(dāng)斷路器由繼電保護(hù)動(dòng)作或其它非人工操作而跳閘后，能夠自動(dòng)控制斷路器重新合上的一種裝置。大大提高供電的可靠性，減少線路停電的次數(shù)。在高壓輸電線路上采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。在架空線路上采用重合閘，可以暫緩架設(shè)雙回線路，以節(jié)約投資。對(duì)斷路器本身由于機(jī)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動(dòng)作而引起的誤跳閘，也能起糾正的作用。但是，當(dāng)重合于永久性故障上時(shí)，它也將帶來一些不利的影響，如:〔1〕使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊。〔2〕由于斷路器在很短的時(shí)間內(nèi)，連續(xù)切斷兩次短路電流，而使其工作條件變得更加惡劣。2、重合閘裝置的分類按照不同的的分類標(biāo)準(zhǔn)，重合閘裝置有如下一些分類：〔1〕按相分類——單相和三相。兩者動(dòng)作原理類似，使用時(shí)根據(jù)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同而進(jìn)行選擇，對(duì)于三相中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，一般不宜采用單相重合閘裝置，否那么造成非三相運(yùn)行；單相重合器主要用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，允許電氣設(shè)備作為單相運(yùn)行。〔2〕按結(jié)構(gòu)分類——整體式和分布式。所謂整體式是指重合閘裝置中得斷路器本體與其控制局部是密不可分的。整體式重合閘裝置采用高壓〔10KV〕操動(dòng)機(jī)頭，可用于戶外10KV電桿上，無需另外的操作電源，直接由所控制的10KV線路供給；但因?yàn)椴捎酶邏汉祥l線圈，對(duì)絕緣水平要求高，有時(shí)會(huì)因絕緣水平難以保證導(dǎo)致線圈發(fā)熱，匝間絕緣損壞，造成重合閘裝置爆炸的事故。所謂分布式是指重合閘裝置采用積木式結(jié)構(gòu)，例如本體、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制電路是分開的3個(gè)局部。分布式重合閘裝置采用低電壓〔220V〕操動(dòng)機(jī)構(gòu)，這樣防止了高壓電源進(jìn)行調(diào)試的復(fù)雜性和危險(xiǎn)性，安裝、檢修都較為方便?！?〕按滅弧介質(zhì)分——油、真空、SF6。①油重合閘裝置出現(xiàn)的最早，運(yùn)行歷史最長，一般采用液壓控制。油重合閘裝置有兩個(gè)固有缺點(diǎn)：因油屬非自恢復(fù)絕緣介質(zhì)，故其維修較頻繁，至少3年需要換油、檢修一次；有火災(zāi)危險(xiǎn)?，F(xiàn)在來看其技術(shù)相對(duì)落后，國內(nèi)已根本淘汰。②真空滅弧室于20世紀(jì)60年代用于重合閘裝置設(shè)計(jì)。真空滅弧室的有點(diǎn)是開斷壽命長，無需檢修，無火災(zāi)危險(xiǎn)。到了90年代后期，隨著真空泡制造技術(shù)的飛速開展，真空重合閘裝置已逐步成為國內(nèi)外重合閘裝置市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。③SF6重合閘裝置將枯燥的SF6充入密閉的開關(guān)本體中，作為開關(guān)設(shè)備的絕緣和滅弧介質(zhì)。SF6氣體具有極好的絕緣和滅弧性能，但其分解物具有一定的毒性，其本身也是溫室效應(yīng)的主要因素之一，如果泄漏將會(huì)對(duì)人和環(huán)境造成一定的損害，因此做好開關(guān)箱體的密封和SF6氣體的回收、處理工作?！?〕按控制方式分類——液壓控制、電子控制.液壓控制有單液壓系統(tǒng)和雙液壓系統(tǒng)兩種。液壓控制的主要有點(diǎn)是簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)、耐用，不受電磁的干擾，這些優(yōu)點(diǎn)對(duì)于農(nóng)村電網(wǎng)和距離配電站較遠(yuǎn)的設(shè)備很有用。液壓控制的缺點(diǎn)，是保護(hù)特性無法做到足夠穩(wěn)定、精確和快速，選擇范圍窄，受溫度影響較大，特性調(diào)整不方便等。3、電子控制有分立電路和集成電路兩種。分立式電子電路與集成式電路相比，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格廉價(jià)，元件耐用，維修簡單；其缺點(diǎn)是體積大，功能少，插件多，選擇范圍窄，調(diào)整不便，可靠性差。以集成電路為根底的微機(jī)控制于20世紀(jì)80年代應(yīng)用于重合閘裝置，其典型產(chǎn)品為英國的ESR型和PMR型重合器。重合閘裝置控制所用微機(jī)為單片機(jī)，其主要優(yōu)點(diǎn)是體積小，功能強(qiáng)，重合器的分閘電流、分閘次數(shù)、操作順序、分閘時(shí)延、合閘間隔、復(fù)位時(shí)間等特性的整定，都可以簡單地在控制箱上通過控制面板整定，使用極為方便，這對(duì)改善保護(hù)配合，提高供電可靠性，提高運(yùn)行自動(dòng)化程度意義很大?！?〕按重合閘的控制器安裝方式分類①室外就地安裝：安裝在斷路器下面的水泥杠上。②集控態(tài)勢(shì)安裝：室內(nèi)集中控制，安裝在集控臺(tái)內(nèi)。③集控屏式安裝：安裝在集控屏內(nèi)。④10KV配電線路：安裝在電桿上，并配有裝用電源給重合閘裝置供交流220V電源?！踩吃O(shè)計(jì)方案的論證1、電力系統(tǒng)中，自動(dòng)重合閘具有以下經(jīng)濟(jì)效果：〔1〕大大提高供電可靠性，減小線路停電的次數(shù)，特別是對(duì)單側(cè)電源的單回路尤為顯著；①在高壓輸電線路上采用重合閘，還可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而提高傳送容量。②對(duì)于短路器本身由于機(jī)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動(dòng)作引起的跳閘，也能起糾正的作用。基于以上幾條及輸電線路本身的特點(diǎn)，提出以下兩種自動(dòng)重合閘裝置設(shè)計(jì)方案。方案一基于單片機(jī)的自動(dòng)重合閘設(shè)計(jì)；單片機(jī)是一種可編程的集成芯片，換句話來說，PLC就是由單片機(jī)加上外圍電路做成的，單片機(jī)開發(fā)式底層開發(fā)，比擬麻煩，程序編寫用匯編或者c語言比方延時(shí)用單片機(jī)做程序，要從晶振來計(jì)算，廠家都提供一個(gè)編程軟件，可以用梯形圖編程，延時(shí)只需在時(shí)間繼電器里送一個(gè)數(shù)字而已，單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，不同廠家的PLC有相同的工作原理，類似的功能和指標(biāo)，有一定的互換性，通用性，可靠性，單片機(jī)開發(fā)本錢低，一個(gè)單片機(jī)十幾塊到幾十塊，上百不等，但開發(fā)起來，麻煩，PLC開發(fā)周期短，見效快，可靠性高。方案二基于PLC的自動(dòng)重合閘設(shè)計(jì)。由于PLC抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，程序簡單易學(xué)，安裝簡單，維修方便，體積小，重量輕，具有豐富的I/O接口模塊，擴(kuò)展能力強(qiáng)。配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)，易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能，特別是在高壓輸電線跨越林區(qū)及一些環(huán)境復(fù)雜的地區(qū)時(shí)PLC的干擾能力強(qiáng)，可靠性高的特點(diǎn)能滿足設(shè)計(jì)運(yùn)行年限內(nèi)中合閘裝置的使用壽命，次數(shù)，不拒動(dòng)，不誤動(dòng)。隨著PLC的技術(shù)日益成熟，其性價(jià)比已經(jīng)非常高。綜合考慮以上因素，本設(shè)計(jì)方案選擇方案二2、總體設(shè)計(jì):〔1〕系統(tǒng)框架設(shè)計(jì):該設(shè)計(jì)將通常所謂“計(jì)算機(jī)繼電器邏輯電路〞分解成保護(hù)功能繼電器組和PLC2個(gè)局部。根據(jù)不同保護(hù)對(duì)象(主變差動(dòng)保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)、線路保護(hù)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)等)由不同保護(hù)功能的繼電器組組合使裝置分成假設(shè)干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)，其中所有的單一保護(hù)元件均遵循正邏輯法，,那么在PLC中定義為動(dòng)作節(jié)點(diǎn)。如圖2-1所示。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生任何故障時(shí)，故障信息引起功能繼電器組動(dòng)作于PLC并同時(shí)傳回主控機(jī)，主控機(jī)經(jīng)分析后發(fā)送信息給PLC。PLC采集繼電器組和主控機(jī)的信息來控制故障的系統(tǒng)。〔2〕下面是本系統(tǒng)中各局部組成。①電力系統(tǒng):由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電、變電和配電將電能供給到各用戶。為實(shí)現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對(duì)電能的生產(chǎn)過程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得平安、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。②AD轉(zhuǎn)換：AD轉(zhuǎn)換就是模數(shù)轉(zhuǎn)換，顧名思義，就是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)以下為常用的幾種類型的根本原理及特點(diǎn)：積分型、逐次逼近型、并行比擬型/串并行型、Σ-Δ調(diào)制型、電容陣列逐次比擬型及壓頻變換型。積分型主控機(jī)主控機(jī)通訊接口測(cè)量數(shù)據(jù)單元保護(hù)功能繼電組PLC開關(guān)I/0子系統(tǒng)數(shù)字濾波器模擬量輸入子系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換電力系統(tǒng)圖2-1系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)示意圖EQ\o\ac(○,3)積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度信號(hào))或頻率(脈沖頻率)，然后由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點(diǎn)是用簡單電路就能獲得高分辨率，但缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時(shí)間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型，現(xiàn)在逐次比擬型已逐步成為主流。EQ\o\ac(○,4)逐次比擬型逐次比擬型AD由一個(gè)比擬器和DA轉(zhuǎn)換器通過逐次比擬邏輯構(gòu)成，從MSB開始，順序地對(duì)每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比擬，經(jīng)n次比擬而輸出數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低，在低分辯率〔<12位〕時(shí)價(jià)格廉價(jià)，但高精度〔>12位〕時(shí)價(jià)格很高。并行比擬型/串并行比擬型并行比擬型AD采用多個(gè)比擬器，僅作一次比擬而實(shí)行轉(zhuǎn)換，又稱FLash(快速)型。由于轉(zhuǎn)換速率極高，n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個(gè)比擬器，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格也高，只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。串并行比擬型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比擬型之間，最典型的是由2個(gè)n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比擬實(shí)行轉(zhuǎn)換，所以稱為(半快速)型。還有分成三步或多步實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級(jí)型AD，而從轉(zhuǎn)換時(shí)序角度又可稱為流水線型AD，現(xiàn)代的分級(jí)型AD中還參加了對(duì)屢次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運(yùn)算而修正特性等功能。這類AD速度比逐次比擬型高，電路規(guī)模比并行型小。Σ-Δ調(diào)制型Σ-Δ型AD由積分器、比擬器、1位DA轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。原理上近似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度)信號(hào)，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。電路的數(shù)字局部根本上容易單片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測(cè)量。EQ\o\ac(○,5)電容陣列逐次比擬型電容陣列逐次比擬型AD在內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣方式，也可稱為電荷再分配型。一般的電阻陣列DA轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致，在單芯片上生成高精度的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列，可以用低廉本錢制成高精度單片AD轉(zhuǎn)換器。最近的逐次比擬型AD轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。壓頻變換型壓頻變換型是通過間接轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。其原理是首先將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率，然后用計(jì)數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。從理論上講這種AD的分辨率幾乎可以無限增加，只要采樣的時(shí)間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個(gè)數(shù)的寬度。其優(yōu)點(diǎn)是分辯率高、功耗低、價(jià)格低，但是需要外部計(jì)數(shù)電路共同完成AD轉(zhuǎn)換AD轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)分辯率指數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號(hào)的變化量，定義為滿刻度與n/2的比值。分辯率又稱精度，通常以數(shù)字信號(hào)的位數(shù)來表示。轉(zhuǎn)換速率是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的倒數(shù)。積分型AD的轉(zhuǎn)換時(shí)間是毫秒級(jí)屬低速AD，逐次比較型AD是微秒級(jí)屬中速AD，全并行/串并行型AD可到達(dá)納秒級(jí)。采樣時(shí)間那么是另外一個(gè)概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。因此有人習(xí)慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是ksps和Msps，表示每秒采樣千/百萬次。量化誤差由于AD的有限分辯率而引起的誤差，即有限分辯率AD的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與無限分辯率AD〔理想AD〕的轉(zhuǎn)移特性曲線〔直線〕之間的最大偏差。通常是1個(gè)或半個(gè)最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為1LSB、1/2LSB。偏移誤差輸入信號(hào)為零時(shí)輸出信號(hào)不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。滿刻度誤差滿度輸出時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)與理想輸入信號(hào)值之差。線性度實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移，不包括以上三種誤差。其他指標(biāo)還有：絕對(duì)精度，相對(duì)精度，微分非線性，單調(diào)性和無錯(cuò)碼，總諧波失真〔TotalHarmonicDistotortion縮寫THD〕和積分非線性。EQ\o\ac(○,6)AD轉(zhuǎn)換器原理A/D轉(zhuǎn)換器是用來通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。模擬量可以是電壓、電流等電信號(hào)，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號(hào)。但在A/D轉(zhuǎn)換前，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)必須經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換后，輸出的數(shù)字信號(hào)可以有8位、10位、12位和16位等。A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理主要介紹以下三種方法：逐次逼近法雙積分法EQ\o\ac(○,7)電壓頻率轉(zhuǎn)換法A/D轉(zhuǎn)換四步驟：采樣、保持、量化、編碼。數(shù)字濾波器：數(shù)字濾波器是一個(gè)離散時(shí)間系統(tǒng)〔按預(yù)定的算法，將輸入離散時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換為所要求的輸出離散時(shí)間信號(hào)的特定功能裝置〕通訊接口：在安防監(jiān)控系統(tǒng)中的通訊接口主要是對(duì)視頻、音頻的輸入輸出來說的。所以通訊接口一般有以下幾種：RS-232、RS-485、通用網(wǎng)絡(luò)接口，可支持PSTN、ISDN以及LAN各種聯(lián)網(wǎng)環(huán)境、具有USB2.0超高速數(shù)據(jù)接口，連接計(jì)算機(jī)對(duì)重要圖像資料進(jìn)行備份、可選配具有逐行掃描VGA輸出接口等。三、重合閘系統(tǒng)設(shè)計(jì)〔一〕自動(dòng)重合閘〔ZCH〕裝置自動(dòng)重合閘〔ZCH〕裝置是將因故障跳開后的斷路器按需要自動(dòng)投入的一種自動(dòng)裝置。1、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)說明，架空線路大多數(shù)故障是瞬時(shí)性的，如：〔1〕雷擊過電壓引起絕緣子外表閃絡(luò)?！?〕大風(fēng)時(shí)的短時(shí)碰線?！?〕通過鳥類身體〔或樹枝〕放電。此時(shí)，假設(shè)保護(hù)動(dòng)——>熄弧——>故障消除——>合斷路器——>恢復(fù)供電。手動(dòng)〔停電時(shí)間長〕效果不顯著，自動(dòng)重合，效果明顯。2、作用：〔1〕對(duì)暫時(shí)性故障，可迅速恢復(fù)供電，從而能提高供電的可靠性?！?〕對(duì)兩側(cè)電源線路，可提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而提高線路的輸送容量。〔3〕可以糾正由于斷路器或繼電保護(hù)誤動(dòng)作引起的誤跳閘。應(yīng)用：1KV及以上電壓的架空線路或電纜與架空線路的混合線路上，只要裝有斷路器，一般應(yīng)裝設(shè)ZCH。3、ZCH本身不能判斷故障是瞬時(shí)性的，還是永久性的。所以假設(shè)重合于永久性故障時(shí)，其不利影響：〔1〕使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊；〔2〕使斷路器的工作條件惡化〔因?yàn)樵诙虝r(shí)間內(nèi)連續(xù)兩次切斷短路電流〕。據(jù)運(yùn)行資料統(tǒng)計(jì)，ZCH成功率60-90%，經(jīng)濟(jì)效益很高——>廣泛應(yīng)用。4、對(duì)自動(dòng)重合閘的根本要求：〔1〕動(dòng)作迅速一般“0.5-1.5〞。tu——故障點(diǎn)去游離，tz——斷路器消弧室及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備好再次動(dòng)作?！?〕不允許任意屢次重合，即動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定，如一次或兩次?！?〕動(dòng)作后應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸，準(zhǔn)備好再次動(dòng)作?！?〕手動(dòng)跳閘時(shí)不應(yīng)重合〔手動(dòng)操作或遙控操作〕?！?〕手動(dòng)合閘于故障線路不重合〔多屬于永久性故障〕〔二〕三相自動(dòng)重合閘1.單側(cè)電源線路的三相一次重合閘：當(dāng)線路上故障〔單相接地短路、相間短路〕——>保護(hù)動(dòng)作跳開三相——>重合閘起動(dòng)——>合三相：故障是瞬時(shí)性的，重合成功；故障是永久性的，保護(hù)再次跳開三相，不再重合，如圖3-1。通常三相一次自動(dòng)重合閘裝置由起動(dòng)元件、延時(shí)元件、一次合閘脈沖元件和執(zhí)行元件四局部組成。重合閘起重合閘起動(dòng)合三相閘一次合閘脈沖元件與控制開關(guān)KK執(zhí)行元件圖3-1單側(cè)電源線路的三相一次重合閘示意圖〔1〕起動(dòng)元件：當(dāng)DL跳閘之后，使延時(shí)元件起動(dòng)。起動(dòng)方式：兩種，1、控制開關(guān)KK位置與斷路器位置不對(duì)應(yīng)〔優(yōu)先采用〕，2、保護(hù)裝置起動(dòng)?！?〕延時(shí)元件?！?〕一次合閘脈沖元件：保證重合閘裝置只重合一次?！?〕執(zhí)行元件：啟動(dòng)合閘回路和信號(hào)回路，還可與保護(hù)配合，實(shí)現(xiàn)重合閘后加速保護(hù)。2.兩側(cè)電源線路三相一次重合閘：應(yīng)考慮的兩個(gè)問題時(shí)間的配合：考慮兩側(cè)保護(hù)可能以不同的延時(shí)跳閘，此時(shí)須保證兩側(cè)均跳閘后，故障點(diǎn)有足夠的去游離時(shí)間。同期問題：重合時(shí)兩側(cè)系統(tǒng)是否同步的問題以及是否允許非同步合閘的問題。兩側(cè)電源線路上的主要合閘方式：〔1〕快速自動(dòng)重合方式：當(dāng)線路上發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)快速動(dòng)作而后進(jìn)行自動(dòng)重合。其特點(diǎn)是快速，須具備以下條件：EQ\o\ac(○,1)線路兩側(cè)均裝有全線瞬時(shí)保護(hù)。EQ\o\ac(○,2)有快速動(dòng)作的DL，如快速空氣斷路器。EQ\o\ac(○,3)沖擊電流<允許值?！?〕非同期重合閘方式：就是不考慮系統(tǒng)是否同步而進(jìn)行自動(dòng)重合閘的方式〔期望系統(tǒng)自動(dòng)拉入同步，須校驗(yàn)沖擊電流，防止保護(hù)誤動(dòng)〕?！?〕檢查雙回線另一回線電流的重合閘方式：〔4〕自動(dòng)解列重合閘方式：雙側(cè)電源單回線?！矆D3-2〕圖3-2自動(dòng)解列重合閘方式示意圖d點(diǎn)短路，保護(hù)1動(dòng)——>1DL跳閘，小電源側(cè)保護(hù)動(dòng)——>跳3DL，1DL處ZCH檢無壓后重合，假設(shè)成功，恢復(fù)對(duì)非重要負(fù)荷供電，在解列點(diǎn)實(shí)行同步并列——>恢復(fù)正常供電?！?〕具有同步檢定和無壓檢定的重合閘：〔如圖3-3〕圖3-3具同步檢定和無壓檢定的重合閘方式示意圖在兩側(cè)的斷路器上，除裝有單側(cè)電源線路的ZCH外，在一側(cè)〔M側(cè)〕裝有低電壓繼電器，用以檢查線路上有無電壓〔檢無壓側(cè)〕，在另一側(cè)〔N側(cè)〕裝有同步檢定繼電器，進(jìn)行同步檢定〔檢同步側(cè)〕。(6)工作過程：當(dāng)線路短路時(shí)，兩側(cè)DL斷開，線路失去電壓，M側(cè)低電壓繼電器動(dòng)作，經(jīng)ZCH重合。a、重合成功，N側(cè)同步檢定繼電器在兩側(cè)電源符合同步條件后再進(jìn)行重合，恢復(fù)正常供電；b、重合不成功，保護(hù)再次動(dòng)作，跳開M側(cè)DL不再重合，N側(cè)不重合。(7)兩點(diǎn)說明：EQ\o\ac(○,1)有上述分析可見，M側(cè)DL如重合于永久性故障，就將連續(xù)兩次切斷短路電流，所以工作條件比N側(cè)惡劣，為此，通常兩側(cè)都裝設(shè)低電壓繼電器和同步檢定繼電器，利用連結(jié)片定期切換其工作方式，以使兩側(cè)工作條件接近相同。EQ\o\ac(○,2)在正常工作情況下，由于某種原因〔保護(hù)誤動(dòng)、誤碰跳閘機(jī)構(gòu)等〕使檢無壓側(cè)〔M側(cè)〕誤跳閘時(shí)，因線路上仍有電壓，無法進(jìn)行重合〔缺陷〕，為此，在檢無壓側(cè)也同時(shí)投入同步檢定繼電器，使兩者的觸點(diǎn)并聯(lián)工作。這樣，在上述情況下，同步檢定繼電器工作，可將誤跳閘的DL重新合閘。注：在使用同步檢定的一側(cè)，絕對(duì)不允許同時(shí)投入無壓檢定繼電器?！踩持睾祥l動(dòng)作時(shí)限的選擇原那么1、單側(cè)電源線路的三相重合閘：原那么上越短越好，但應(yīng)力爭重合成功，保證：〔1〕障點(diǎn)電弧熄滅、絕緣恢復(fù)；〔2〕斷路器觸頭周圍絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)及消弧室重新充滿油，準(zhǔn)備好重合于永久性故障時(shí)能再次跳閘，否那么可能發(fā)生DL爆炸，如果采用保護(hù)裝置起動(dòng)方式，還應(yīng)加上DL跳閘時(shí)間。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，采用1〞左右。2、兩側(cè)電源線路的三相重合閘:〔如圖3-4〕除上述要求外，還須考慮時(shí)間配合，按最不利情況考慮：本側(cè)先跳，對(duì)側(cè)后跳。圖3-4動(dòng)作時(shí)限配合示意圖不對(duì)應(yīng)起動(dòng)方式保護(hù)起動(dòng)〔四〕自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)的配合1、兩者關(guān)系極為密切，保護(hù)可利用重合閘提供的便利條件，加速切出故障，一般有如下兩種配合方式：重合閘前加速保護(hù)〔簡稱“前加速〞如圖3-5〕圖3-5自動(dòng)重合閘前加速保護(hù)示意圖L1、L2、L3上任一點(diǎn)故障，保護(hù)1速斷動(dòng)，跳1DL——>ZCH重合，假設(shè)成功，恢復(fù)正常供電；假設(shè)不成功，按選擇性動(dòng)作。優(yōu)點(diǎn)：快速切出故障，設(shè)備少。缺點(diǎn)：永久性故障，再次切除故障的時(shí)間可能很長；裝ZCH的DL動(dòng)作次數(shù)多，假設(shè)DL拒動(dòng)，將擴(kuò)大停電范圍。主要用于35KV以下的網(wǎng)絡(luò)。2、重合閘后加速保護(hù)簡稱〔“后加速〞如圖3-6〕每條線路上均裝有選擇性的保護(hù)和ZCH。第一次故障時(shí)，保護(hù)按有選擇性的方式動(dòng)作跳閘，假設(shè)是永久性故障，重合后那么加速保護(hù)動(dòng)作，切除故障。例：圖3-6自動(dòng)重合閘后加速保護(hù)示意圖第一次短路時(shí)，保護(hù)1II段動(dòng)，ZCH重合，之后保護(hù)1瞬時(shí)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：第一次跳閘時(shí)有選擇性的，再次切除故障的時(shí)間加快，有利于系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)：第一次動(dòng)作時(shí)間可能對(duì)時(shí)限。應(yīng)用于35KV以上的高壓網(wǎng)絡(luò)中?！参濉硢蜗嘧詣?dòng)重合閘220KV-500KV系統(tǒng)中，由于線間距離大，經(jīng)驗(yàn)說明，絕大多數(shù)故障為單相接地故障d。此時(shí)，假設(shè)只跳開故障相，其余兩相仍繼續(xù)運(yùn)行，可提高供電的可靠性和系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，還可減少相間故障的發(fā)生。單相自動(dòng)重合閘：d——>保護(hù)動(dòng)，跳故障相——>單相重合成功，恢復(fù)三相供電。不成功，允許非全相運(yùn)行——再次跳故障相不重合。不允許非全相運(yùn)行——再次跳三相不重合。假設(shè)是相間短路，跳三相不重合。特點(diǎn)：1、需裝設(shè)故障判別元件和故障選相元件：判別元件一般I0、U0。相間短路無I0、U0，直接三相。接地短路，再由選相元件判別d、d。選相元件：在d時(shí)，選出故障相。2、應(yīng)考慮潛供電流的影響：〔如圖3-7〕圖3-7潛供電流影響示意圖相間電容、相間電感提供潛供電流，使熄弧時(shí)間長，所以單相重合閘動(dòng)作時(shí)間一般應(yīng)比三相重合閘的動(dòng)作時(shí)間長。3、應(yīng)考慮非全相運(yùn)行狀態(tài)的影響：此時(shí)將出現(xiàn)負(fù)序和零序分量的電流和電壓，其影響：〔1〕I2對(duì)發(fā)電機(jī)的影響：在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生倍頻交流分量，產(chǎn)生附加發(fā)熱。轉(zhuǎn)子中的偶次諧波也將在定子繞組中感應(yīng)出偶次電動(dòng)勢(shì)，與基波疊加，有可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的高電壓，允許長期非全相運(yùn)行的系統(tǒng)應(yīng)考慮其影響?！?〕零序電流對(duì)通信的影響：對(duì)鄰近的通信線路直接產(chǎn)生干擾，可能造成通信設(shè)備的過電壓，對(duì)鐵路閉塞信號(hào)也會(huì)產(chǎn)生影響。〔3〕非全相運(yùn)行狀態(tài)對(duì)繼電保護(hù)的影響：保護(hù)性能變壞，甚至不能正確動(dòng)作。對(duì)會(huì)誤動(dòng)的保護(hù)采取閉鎖措施等4、重合閘系統(tǒng)框圖如圖3-8所示。實(shí)際斷路器(簡稱QF)由合閘線圈、合閘電磁機(jī)構(gòu)；分閘線圈、脫扣機(jī)構(gòu)、主觸頭、輔助觸頭等組成。自動(dòng)重合閘裝置由啟動(dòng)回路、延時(shí)回路、執(zhí)行回路等組成。當(dāng)控制電路給斷路器發(fā)出合閘信號(hào)時(shí)，其合閘線圈受電，合閘電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)作，主觸頭閉合，同時(shí)輔助觸頭作相應(yīng)轉(zhuǎn)換,自動(dòng)重合閘裝置中的電容充電儲(chǔ)能。假設(shè)線路發(fā)生短路故障，保護(hù)裝置發(fā)出分閘信號(hào)，斷路器分閘線圈受電，脫扣機(jī)構(gòu)使斷路器跳閘，主觸頭切斷短路電流，輔助觸頭給自動(dòng)重合閘發(fā)出斷路器分閘位置信號(hào)，使啟動(dòng)回路工作,經(jīng)過一定延時(shí)后執(zhí)行回路動(dòng)作，由出口回路發(fā)出重合閘信號(hào)，使斷路器進(jìn)行重合閘。假設(shè)為瞬時(shí)性故障,重合成功，恢復(fù)供電；假設(shè)為永久性故障，斷路器將再次跳閘，之后不再進(jìn)行重合。圖3-8重合閘系統(tǒng)框圖示意圖〔六〕電氣一次自動(dòng)重合閘裝置的工作原理〔如圖3-9〕YR--跳閘線圈；YO--合閘線圈；KO--合閘接觸器；KAR--重合閘繼電器；KM—保護(hù)裝置出口觸點(diǎn)；SB1—合閘按鈕；SB2—跳閘按鈕。圖3-9電氣一次自動(dòng)重合閘裝置示意圖〔七〕電氣式一次自動(dòng)重合閘1、手動(dòng)合閘時(shí)，按下合閘按鈕SB1，使合閘接觸器KO通電動(dòng)作，從而使合閘線圈YO動(dòng)作，使斷路器QF合閘。手動(dòng)跳閘時(shí)，按下跳閘按鈕SB2，使跳閘線圈YR通電動(dòng)作，使斷路器QF跳閘。當(dāng)一次電路發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作，其出口觸點(diǎn)KM閉合，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF自動(dòng)跳閘。與此同時(shí)，斷路器輔助觸點(diǎn)QF3-4閉合，而且重合閘繼電器KAR起動(dòng)，經(jīng)整定的時(shí)間后其延時(shí)閉合的動(dòng)作觸點(diǎn)閉合，使合閘接觸器KO通電動(dòng)作，從而使斷路器QF重合閘。如果一次電路上的短路故障是瞬時(shí)性的，及經(jīng)消除，那么可重合成功。如果短路故障尚未消除，那么保護(hù)裝置又要?jiǎng)幼?，KM的觸點(diǎn)閉合又使斷路器QF再次跳閘，由于一次自動(dòng)重合閘采取了防跳措施，因此不會(huì)再次重合閘。電氣式一次自動(dòng)重合閘裝置例如:〔如圖3-10〕WC-控制小母線；SA1-控制開關(guān)；SA2選擇開關(guān)；KAR─DH-2型重合閘繼電器〔內(nèi)含KT時(shí)間繼電器、KM中間繼電器、HL指示燈及電阻R、電容C等〕；KM1-防跳繼電器〔DZB-115型中間繼電器〕；KM2-后加速繼電器〔DZS-145型中間繼電器〕；KS-DX-11型信號(hào)繼電器；KO-合閘接觸器；YR-跳閘繼電器；XB-連接片；QF-短路器輔助觸點(diǎn)。圖3-10電氣式一次自動(dòng)重合閘裝置示意圖2、電氣式一次自動(dòng)重合閘裝置例如電氣式一次自動(dòng)重合閘裝置的工作原理：線路正常運(yùn)行時(shí)，控制開關(guān)SA1和選擇開關(guān)SA2都扳倒合閘〔ON〕位置，自動(dòng)合閘裝置投入工作。這時(shí)重合閘繼電器KAR中的電容C經(jīng)R4充電，同時(shí)指示燈HL亮，表示控制小母線WC的電壓正常，電容C處于充電狀態(tài)。當(dāng)一次電路發(fā)生短路故障而使斷路器QF自動(dòng)跳閘時(shí)，斷路器輔助觸點(diǎn)QF1-2閉合，而控制開關(guān)SA1仍處在合閘位置，從而接通KAR的起動(dòng)回路，使KAR中的時(shí)間繼電器KT經(jīng)其本身的動(dòng)斷觸點(diǎn)KT1-2而動(dòng)作。KT動(dòng)作后，其動(dòng)斷觸點(diǎn)KT1-2斷開，串入電阻R5，使KT保持動(dòng)作狀態(tài)。時(shí)間繼電器KT動(dòng)作后，經(jīng)一定延時(shí)，其延時(shí)閉合的動(dòng)合觸點(diǎn)KT3-4閉合，這時(shí)電容C對(duì)KAR中的中間繼電器KM的電壓線圈放電，使KM動(dòng)作，中間繼電器KM動(dòng)作后，其動(dòng)斷觸點(diǎn)KM1-2斷開，使指示燈HL熄滅，這表示KAR已經(jīng)動(dòng)作，其出口回路已經(jīng)接通。合閘接觸器KO由控制小母線WC經(jīng)SA2、KAR中的KM3-4、KM5-6兩對(duì)觸點(diǎn)及KM的電流線圈、KS線圈、連接片XB/觸點(diǎn)KM1的3-4和斷路器輔助觸點(diǎn)QF3-4而獲得電源，從而使斷路器QF重新合閘。由于中間繼電器KM是電容C放電而動(dòng)作的，但電容C的放電時(shí)間不長，因此為了使KM能夠自保持，在KAR的出口回路竄入了KM的電流線圈，借KM本身的動(dòng)合觸點(diǎn)KM3-4和KM5-6閉合使之接通，以保持KM動(dòng)作狀態(tài)。在斷路器QF合閘后，其輔助觸點(diǎn)QF3-4斷開而使KM得自保持解除。在KAR的出口回路中串聯(lián)信號(hào)繼電器KS是為了記錄KAR的動(dòng)作，并未對(duì)KAR動(dòng)作發(fā)出燈光信號(hào)和音響信號(hào)。斷路器重合成功以后，所有繼電器自動(dòng)返回，電容C又恢復(fù)充電，要使自動(dòng)重合閘裝置退出工作，可將SA2扳倒斷開〔OFF〕位置，同時(shí)將出口回路中的連接片XB斷開。圖3-10所示的電器一次自動(dòng)重合閘裝置電路中，采用了兩項(xiàng)“防跳〞措施：在KAR的中間繼電器KM的電流圈回路〔及其自保持回路〕中，串接了它自身的兩對(duì)動(dòng)合觸點(diǎn)KM3-4和KM5-6，這樣，萬一其中一對(duì)動(dòng)合觸點(diǎn)被粘住，另一對(duì)動(dòng)合觸點(diǎn)仍能正常工作，不致發(fā)生斷路器“跳動(dòng)〞現(xiàn)象。為了防止萬一KM的兩對(duì)觸點(diǎn)KM3-4和KM5-6同時(shí)唄粘住時(shí)斷路器仍可能“跳動(dòng)〞，故在斷路器的跳閘線圈YR回路中，又串接了防跳繼電器KM1的電流線圈。硬件設(shè)計(jì)〔如圖3-11〕:斷路器跳閘斷路器跳閘PLC重合閘信號(hào)圖3-11硬件設(shè)計(jì)示意圖為保護(hù)PLC輸出觸點(diǎn)、合閘、分閘信號(hào)經(jīng)微型大功率繼電器KA1、KA2轉(zhuǎn)換后接到斷路器的合閘線圈和分閘線圈。而KA1、KA2為直流感性負(fù)載，有沖擊電流，會(huì)產(chǎn)生噪聲，為減少輸出電路噪聲的干擾，在直流感性負(fù)載兩端并接二極管保護(hù)電路。為提高供電的平安可靠性，采用在線式不間斷供電電源(UPS)給PLC供電。采用PLC控制后，僅用KA1、KA2的無源常開觸點(diǎn)接到合閘線圈和跳閘線圈的控制回路中，通過編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘功能及其他保護(hù)功能，復(fù)雜的邏輯關(guān)系大大簡化了，接線簡單，系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)方便。如圖3-12所示。圖3-12PLCI/O分配及接線圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如下圖。硬件系統(tǒng)中前向通道的信號(hào)由電流互感器、電壓互感器而來。交流采樣,信號(hào)變換回路是把由系統(tǒng)而來的100V、5A交流信號(hào)進(jìn)一步變換至15V,2A左右。濾波器采用典型的0型濾波。在比擬回路中輸入整定值,與系統(tǒng)而來的電壓值進(jìn)行比擬。比擬回路是具有典型繼電器特性的比擬器構(gòu)成,并且可使系統(tǒng)返回系數(shù)、靈敏系數(shù)均可調(diào)。采用的元件是集成運(yùn)放比擬器。為了使PLC能可靠正確地識(shí)別比擬器后的階躍信號(hào),還必須通過一接口電路來實(shí)現(xiàn)。這就是采用PLC時(shí)前向通道的特點(diǎn)。而完成整個(gè)保護(hù)功能的任務(wù)那么由PLC來完成。況且PLC采用繼電器輸出時(shí)其較大容量的節(jié)點(diǎn)可直接應(yīng)用于跳閘回路等。在此系統(tǒng)中,再設(shè)計(jì)一些由單片機(jī)構(gòu)成的微機(jī)測(cè)量、輸出環(huán)節(jié),并且使PLC與單片機(jī)建立起通訊,那么可以實(shí)現(xiàn)整套保護(hù)測(cè)量的任務(wù)〔如圖3-13〕。圖3-13系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案示意圖軟件設(shè)計(jì)用PLC軟件編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘控制功能不僅涵蓋了電磁式自動(dòng)重合閘的所有功能，而且延時(shí)精度高、控制靈活。其完成的功能包括：重合閘動(dòng)作后程序能自動(dòng)復(fù)歸，以準(zhǔn)備好下次動(dòng)作；手動(dòng)操作將斷路器斷開或手動(dòng)合閘于永久性故障線路時(shí)，閉鎖“自動(dòng)重合閘回路〞；具備重合N次的功能；完成重合閘規(guī)定的次數(shù)后，不再重合閘；根據(jù)具體線路出現(xiàn)瞬消性故障的性質(zhì)，用軟件任意設(shè)定重合閘準(zhǔn)備時(shí)間；具備后加速及防跳功能等。設(shè)計(jì)程序流程如圖3-14所示。圖3-14軟件設(shè)計(jì)示意圖其中,X400,X401,X402分別為段,段,段電流保護(hù)的輸入,X404為預(yù)設(shè)的零序保護(hù)的輸入,X403為無壓檢測(cè)輸入Y430跳閘,Y431為信號(hào)。Y432三相一次重合閘輸出。在上述梯形圖中,實(shí)現(xiàn)3段式電流保護(hù)及零序保護(hù)的過程比擬簡單,不再論述。下面述及的是三相一次重合閘及重合閘后加速保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法。10kV,35kV單支線路重合閘時(shí)一定要進(jìn)行無壓檢測(cè)。當(dāng)線路發(fā)生相間短路故障或其他故障,假設(shè)斷路器跳閘,那么Y430的常開觸點(diǎn)閉合,產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖M101,一方面通過M102閉鎖使M102的常開觸點(diǎn)接通T452延時(shí)(0.5s依系統(tǒng)情況來定)后,并且此時(shí)進(jìn)行了無壓檢測(cè),那么X403通,欲使Y432帶電啟動(dòng)重合。另一方面Y430通后使M101產(chǎn)生脈沖。此脈沖使移位存放器(繼電器)的移位過程見表1。亦即M141在系統(tǒng)跳閘后(Y430通后)為“ON〞,故“重合閘輸出〞回路接通,使Y432重合閘回路輸出，如表1表1M140移位繼電器在狀各種情況的狀態(tài)M140M141M142上電100M101010復(fù)歸成功100復(fù)歸不成功001重合閘重合后發(fā)生2種情況:①重合閘重合后,Y432通,產(chǎn)生脈沖M102使“后加速形成〞支路閉鎖,也使第5條支路中M104閉合,為后“加速保護(hù)〞作準(zhǔn)備,也使M103閉鎖,經(jīng)T453延時(shí)后(2s隨系統(tǒng)情況而定),使M140移位繼電器復(fù)歸。也使“后加速、跳閘〞回路M104復(fù)歸。也就是說當(dāng)重合后一定時(shí)間內(nèi)無跳閘,那么說明重合閘重合成功。②假設(shè)重合閘重合于永久性故障,同樣Y432通后,產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)脈沖M102使M104支路閉鎖,(用T453的常用解鎖)也使M103支路閉鎖,但由于此時(shí)T435計(jì)時(shí)未到不能，使M104解鎖。但由于重合于永久性故障,假設(shè)前向通道送來保護(hù)動(dòng)作信號(hào),X401,X402將通,M104是為后加速作準(zhǔn)備的觸點(diǎn)其狀態(tài)為“1〞。此時(shí)立即接通Y430輸出使斷路器發(fā)生重合閘后跳閘。跳閘后Y430通,產(chǎn)生M101脈沖,使M102回路計(jì)時(shí)0.5s自解。但由于M101脈沖的推動(dòng),移位繼電器M140的M141為斷,見表1。而使Y432重合閘回路不能接通,亦即不可進(jìn)行第2次重合。即三相一次重合閘。至T453計(jì)時(shí)到,那么M104回路解鎖,M140移位繼電器將復(fù)位。T452自復(fù)位。T453計(jì)時(shí)到復(fù)位,整個(gè)系統(tǒng)回到初始態(tài)，實(shí)際裝置上以三相線路為對(duì)象進(jìn)行了屢次模擬試驗(yàn)。測(cè)試在監(jiān)控態(tài)分元件的監(jiān)控和支路的監(jiān)控進(jìn)行,其功能指標(biāo)到達(dá)了設(shè)計(jì)要求。可應(yīng)用于終端供電站單分支,中低壓系統(tǒng)的保護(hù)。四、PLC在自動(dòng)重合閘控制中的應(yīng)用〔一〕對(duì)自動(dòng)重合閘的一些根本要求1、當(dāng)手動(dòng)操作或遙控操作將斷路器斷開時(shí),重合閘不應(yīng)動(dòng)作。2、當(dāng)手動(dòng)或遙控操作斷路器合上“永久性〞故障線路時(shí),繼電保護(hù)動(dòng)作斷路器立即斷開,此時(shí)重合閘不應(yīng)動(dòng)作。3、除上述原因外,由于繼電保護(hù)動(dòng)作或其它原因使斷路器跳閘時(shí),自動(dòng)重合閘應(yīng)動(dòng)作使斷路器重合閘。4、自動(dòng)重合閘次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先規(guī)定。一般重合閘只動(dòng)作1次,即當(dāng)斷路器重新合上后,由于線路“永久性〞故障,繼電保護(hù)再次動(dòng)作斷開斷路器,此時(shí)重合閘不應(yīng)再動(dòng)作。5、應(yīng)能和保護(hù)裝置配合,實(shí)現(xiàn)前加速或后加速保護(hù),縮短故障存在的時(shí)間。6、對(duì)于線路“瞬時(shí)性〞故障,重合閘動(dòng)作成功恢復(fù)供電后,應(yīng)能自動(dòng)延時(shí)復(fù)歸,準(zhǔn)備好下一次動(dòng)作。7、對(duì)于線路“永久性〞故障,繼電保護(hù)加速跳閘后,重合閘功能被故障信號(hào)閉鎖,直至人工(包括遙控)復(fù)歸?！捕砅LC型號(hào)選擇及I/O端子分配由自動(dòng)重合閘裝置的功能可知，系統(tǒng)的控制輸入信號(hào)有：過流保護(hù)、自動(dòng)重合閘裝置投入選擇、前加速選擇、重合閘閉鎖復(fù)位按鈕、手動(dòng)合閘按鈕、手動(dòng)分閘按鈕。輸出信號(hào)有：合閘線圈、跳閘線圈、報(bào)警燈、跳閘狀態(tài)顯示燈、合閘狀態(tài)顯示燈。共6個(gè)輸入，4個(gè)輸出，且都是開關(guān)量。由于輸入點(diǎn)較少，因此PLC的選型范圍較寬，這里以我們學(xué)過的西門子S7系列產(chǎn)品為例，其I/O分配表格以及外部接線如圖4-1、4-2如下：輸入輸出元件端口地址功能元件端口地址功能GLI0.1過流保護(hù)HQQ0.0和閘線圈KCI0.2自動(dòng)重合閘投入TQQ0.1跳閘線圈KJI0.3前加速選擇HL1Q0.2報(bào)警燈SB1I0.4重合閘閉鎖復(fù)位HL2Q0.3斷路器跳閘狀態(tài)顯示SB2I0.5手動(dòng)分閘HL3Q0.4斷路器合閘狀態(tài)顯示SB3I0.6手動(dòng)合閘表2I/O端子定義圖HQHQTQHL1GLKCKJSB1SB2SB3Q0.0I0.1Q0.1I0.2I0.3Q0.2MI0.4I0.5I0.6L+圖4-1PLC外部接線示意圖〔三〕控制過程流程圖分析自動(dòng)重合閘啟動(dòng)自動(dòng)重合閘啟動(dòng)前加速保護(hù)嗎？故障延時(shí)跳閘故障加速跳閘延時(shí)合閘延時(shí)合閘重合閘成功？重合閘成功嗎？重合閘成功信號(hào)故障延時(shí)跳閘故障加速跳閘重合閘閉鎖報(bào)警線路出現(xiàn)故障YNYYNN圖4-2控制過程流程示意圖從流程圖上，我們便可清晰的知道所設(shè)計(jì)的自動(dòng)重合閘裝置的功能以及控制順序和方式。如圖4-2〔四〕PLC控制的自動(dòng)重合閘梯形圖設(shè)計(jì)INPT100msINPT100msINPT100msT37INPT100msINPT100msINPT100msT37I0.1Q0.1Q0.3I0.1M0.2I0.3M0.2I0.3Q0.3I0.6I0.2I0.5T38M0.2M0.1Q0.3I0.2Q0.0I0.5I0.2Q0.4I0.6M0.2T39Q0.0M0.2T39Q0.0M0.1I0.4Q0.1M0.2Q0.2M0.1M0.1T38T37圖4-3自動(dòng)重合閘PLC梯形圖〔五〕工作原理分析〔如圖4-3〕系統(tǒng)處于允許自動(dòng)重合閘方式時(shí)KC(I0.2)閉合,反之處于手動(dòng)狀態(tài)KC(I0.2)斷開；系統(tǒng)處于前加速保護(hù)狀態(tài)時(shí)開關(guān)KJ(I0.3)閉合,反之KJ(I0.3)斷開；為了能表示出斷路器分閘合閘的瞬間狀態(tài)，設(shè)置Q0.3和Q0.4，分別代表斷路器跳閘和合閘狀態(tài)顯示，并且實(shí)驗(yàn)仿真讓其作為輸出點(diǎn)，用小燈顯示其的得電與否；當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí),過電流保護(hù)繼電器GL動(dòng)作,I0.1常開觸點(diǎn)閉合。1、當(dāng)KC閉合且系統(tǒng)處于前加速保護(hù)狀態(tài)發(fā)生故障時(shí),有電流經(jīng)過I0.3→M0.2→I0.1→Q0.3→Q0.1線圈,使Q0.1得電動(dòng)作,跳閘線圈TQ受電動(dòng)作,斷路器跳閘;斷路器斷開后Q0.3亮,第一次條閘，其常閉觸點(diǎn)切斷Q0.1供電,跳閘指令結(jié)束。斷路器分閘后,系統(tǒng)動(dòng)作情況取決于是否處于自動(dòng)重合閘狀態(tài)；假設(shè)系統(tǒng)處于不自動(dòng)重合閘狀態(tài),那么系統(tǒng)分閘后不再重合閘；假設(shè)系統(tǒng)處于自動(dòng)重合閘方式,在斷路器跳閘后,電流經(jīng)I0.2→Q0.3→M0.1→M0.2→T38線圈,使T38得電計(jì)時(shí),T38延時(shí)時(shí)間到達(dá)后,接通Q0.0線圈,發(fā)出自動(dòng)重合閘指令,合閘線圈HQ動(dòng)作,斷路器重合閘，同時(shí)Q0.4亮，Q0.3滅，代表第一次合閘。2、當(dāng)Q0.0線圈動(dòng)作,其常開觸點(diǎn)Q0.0經(jīng)過Q0.0→T39→M0.2線圈,使得M0.2得電并自鎖,其常閉觸點(diǎn)斷開,T38線圈電路將不能再得電,這樣就可以防止系統(tǒng)反復(fù)重合于永久性故障電路。斷路器合閘后,Q0.0常閉觸點(diǎn)閉合,時(shí)間繼電器T39開始計(jì)時(shí),只有經(jīng)過25s后,斷路器觸頭周圍介質(zhì)絕緣強(qiáng)度回復(fù),切斷能力獲得恢復(fù),系統(tǒng)才又可以繼續(xù)進(jìn)行下一次自動(dòng)重合閘。假設(shè)此時(shí)發(fā)生的是瞬時(shí)故障,在分閘合閘期間,故障消失,那么I0.1斷開,系統(tǒng)重合閘成功。假設(shè)此時(shí)發(fā)生的是永久故障,那么I0.1仍然是閉合的,雖然M0.2的常閉觸點(diǎn)斷開了,但經(jīng)過T37延時(shí)后,經(jīng)T37常開觸點(diǎn)→I0.1常開觸點(diǎn)→Q0.3常閉觸點(diǎn)→Q0.1線圈,使Q0.1得電動(dòng)作,再次發(fā)出跳閘指令，同時(shí)Q0.3亮，Q0.4滅，說明第二次跳閘成功。跳閘指令發(fā)出后,由于M0.2得電自鎖尚未斷開,經(jīng)過M0.2→Q0.1→M0.1,M0.1得電自鎖,使得T38不能得電,自然也就不能在出現(xiàn)第二次自動(dòng)重合閘了,實(shí)現(xiàn)了分閘,并通過Q0.2發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)KC閉合且系統(tǒng)處于后加速保護(hù)狀態(tài)系統(tǒng)處于后加速保護(hù)狀態(tài)時(shí),由于I0.3斷開,I0.3→M0.2→I0.1→Q0.3→Q0.1線圈不能得電,只有等T37延時(shí)時(shí)間到達(dá)后,電流經(jīng)T37→I0.1→Q0.3→Q0.1,使Q0.1得電動(dòng)作,跳閘線圈TQ受電動(dòng)作,斷路器跳閘，Q0.3亮，代表斷路器跳閘?！?〕假設(shè)系統(tǒng)處于自動(dòng)重合閘方式,電流經(jīng)過I0.2→I0.0常閉觸點(diǎn)(斷路器已斷開)→M0.1常閉觸點(diǎn)→M0.2常閉觸點(diǎn)→T38線圈,T38得點(diǎn),延時(shí)時(shí)間到達(dá)后,接通Q0.0線圈,發(fā)出自動(dòng)重合閘指令，同時(shí)Q0.4亮，Q0.3滅，表示第一次合閘。當(dāng)Q0.0線圈動(dòng)作,其常開觸點(diǎn)Q0.0經(jīng)過Q0.0→T39→M0.2線圈,使得M2得電,為拒絕重合作準(zhǔn)備。當(dāng)斷路器閉合后其斷路器常開觸點(diǎn)I0.0閉合,其常閉觸點(diǎn)斷開,切除T38線圈供電,T38復(fù)位,切除Q0.0線圈供電,重合閘指令執(zhí)行結(jié)束。假設(shè)此時(shí)是永久故障,那么I0.1仍然是閉合的,而且此時(shí)T37延時(shí)時(shí)間也早到了,經(jīng)T37常開觸點(diǎn)→I0.1常開觸點(diǎn)→Q0.3常開觸點(diǎn)→Q0.1線圈,使Q0.1得電動(dòng)作,發(fā)出快速分閘指令，Q0.3亮，表示第二次跳閘；分閘指令發(fā)出后,由于M0.2得電尚未復(fù)位,經(jīng)過M0.2→Q0.1→M1,M1得電自鎖,使得T38不能得電,自然也就不能在出現(xiàn)第二次自動(dòng)重合閘了,實(shí)現(xiàn)了分閘,并通過Q0.2發(fā)出報(bào)警信號(hào)?！?〕假設(shè)此時(shí)發(fā)生的是瞬時(shí)故障,在分閘合閘期間,故障消失,那么I0.1斷開,系統(tǒng)重合閘成功?！?〕當(dāng)開關(guān)KC(I0.2)斷開,系統(tǒng)處于手動(dòng)控制方式,不能自動(dòng)重合閘。按下手動(dòng)合閘按鈕,電流經(jīng)I0.6→Q0.4常閉觸點(diǎn)→I0.2→I0.5→Q0.0線圈,使得Q0.0得電,實(shí)現(xiàn)合閘動(dòng)作，同時(shí)Q0.4亮，切斷了Q0.0合閘線圈，保證其不會(huì)第二次動(dòng)作。當(dāng)Q0.0線圈動(dòng)作,其常開觸點(diǎn)Q0.0經(jīng)過Q0.0→T39→M0.2線圈,使得M0.2得電,為拒絕重合閘作準(zhǔn)備。按下手動(dòng)分閘按鈕，電流經(jīng)I0.5常開觸點(diǎn)→I0.2常閉觸點(diǎn)→I0.6常閉觸點(diǎn)→Q0.3常閉觸點(diǎn)→Q0.1線圈,使Q0.1線圈通電,Q0.3亮，斷路器實(shí)現(xiàn)分閘，Q0.3常閉觸點(diǎn)動(dòng)作，切斷Q0.1,由于系統(tǒng)處于手動(dòng)控制方式,I0.2處于斷開,T38不能得電,不會(huì)出現(xiàn)Q0.0得電的情況,也就不會(huì)出現(xiàn)誤合閘的情況。當(dāng)出現(xiàn)了自動(dòng)重合閘失敗后,系統(tǒng)出現(xiàn)自動(dòng)重合閘裝置閉鎖合報(bào)警后,必須按下SB1(I0.4),解除M0.1的自鎖狀態(tài)，自動(dòng)重合閘才能再次工作。遠(yuǎn)距離控制，系統(tǒng)中自動(dòng)重合閘控制方式(或手動(dòng)控制方式)KC(I0.2)控制信號(hào)及自動(dòng)重合閘復(fù)位信號(hào)(SB1(I0.4))均可以來自遠(yuǎn)程控制信號(hào),可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘的遠(yuǎn)距離控制,可以滿足了無人值班變電站的技術(shù)要求。〔六〕時(shí)限參數(shù)整定1、動(dòng)作時(shí)限自動(dòng)重合閘的動(dòng)作時(shí)限就是延時(shí)合閘(tO)的延時(shí)時(shí)間,原那么上應(yīng)越短越好,但必須考慮以下兩個(gè)因素,要使故障點(diǎn)的絕緣強(qiáng)度來得及恢復(fù),即動(dòng)作時(shí)限應(yīng)大于故障點(diǎn)介質(zhì)的去游離時(shí)間,斷路器觸頭周圍介質(zhì)絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)及滅弧室充滿油的時(shí)間,以及操作機(jī)構(gòu)恢復(fù)原位做好合閘準(zhǔn)備的時(shí)間。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),一般取t0=0.8~1s。返回時(shí)限返回時(shí)限是指在重合閘成功后,斷路器能夠進(jìn)行下一個(gè)跳閘--閘的間隔時(shí)間(t1)。這需要考慮斷路器切斷能力的恢復(fù)。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),一般取t1=15~25s。2、過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限在過流保護(hù)裝置中,當(dāng)被保護(hù)元件中的電流超過預(yù)先整定的某一數(shù)值后,經(jīng)過一定的延時(shí)時(shí)間(t2),才使斷路器跳閘,過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限就是指這一延時(shí)時(shí)間.由于電網(wǎng)中過流保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限是按照時(shí)間階梯的原那么來選擇的,即從電網(wǎng)的最末端的過流保護(hù)裝置數(shù)起,向電源方向沿短路電流流經(jīng)的路徑,逐級(jí)增加一個(gè)時(shí)間階段Δt,形成一個(gè)階梯形的時(shí)限特性。因此,過流保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)根據(jù)自動(dòng)重合閘機(jī)構(gòu)安裝在電網(wǎng)的哪一級(jí)來確定。這里的過流保護(hù)采用帶時(shí)限的過流保護(hù)。帶時(shí)限的過流保護(hù)是將被保護(hù)的線路的電流接入過流繼電器，在線路發(fā)生短路時(shí)，線路中的電流劇增，當(dāng)線路中的短路電流增大到整定值〔即保護(hù)裝置的動(dòng)作電流〕時(shí)，過流繼電器動(dòng)作。并且用時(shí)間繼電器來保證動(dòng)作的選擇性。按動(dòng)作時(shí)間特性分，有定時(shí)限過流保護(hù)和反時(shí)限過流保護(hù)兩種。定時(shí)限過流保護(hù)即是動(dòng)作時(shí)間按整定的動(dòng)作時(shí)間固定不變，與故障電流大小無關(guān)，反時(shí)限過流保護(hù)即是動(dòng)作時(shí)間與故障電流大小成反比，短路電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短。根據(jù)所處情況選擇不同的過流保護(hù)繼電器，讓繼電器保護(hù)動(dòng)作，啟動(dòng)PLC的邏輯控制，使分閘跳閘線圈控制斷路器的動(dòng)作。五、梯形圖仿真由于在仿真中，動(dòng)作的變化和延時(shí)過程不能在圖上表達(dá)出來。所以，這里不分前加速和后加速進(jìn)行仿真，只例出了瞬時(shí)性故障、永久性故障、手動(dòng)合閘、手動(dòng)分閘這四個(gè)過程仿真的結(jié)果。但其前加速和后加速狀態(tài)，以及中間延時(shí)過程實(shí)際存在，這一點(diǎn)已去實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行驗(yàn)證，并得到了正確的結(jié)論。1、瞬時(shí)性故障〔I0.2閉合、I0.1閉合后斷開、I0.3閉合或者斷開，如圖5-1〕。圖5-1瞬時(shí)性故障現(xiàn)場(chǎng)示意圖結(jié)論：Q0.3亮幾秒后，Q0