【正文】 下合閘按鈕SB3，X10常開接點(diǎn)閉合，M10受電動(dòng)作并保持。同時(shí)M10常開接點(diǎn)在電平上升沿使Y10線圈受電動(dòng)作，其常開接點(diǎn)閉合，則合閘接觸器KM1動(dòng)作，其常開觸頭接通斷路器操作機(jī)構(gòu)箱合閘線圈，斷路器合閘。合閘成功后斷路器輔助接點(diǎn)S1閉合，其常開接點(diǎn)X12接通，Y2線圈受電動(dòng)作, 紅燈HL2亮平光。若斷路器沒有合閘動(dòng)作，則M10常開接點(diǎn)與X12常閉接點(diǎn)接通閃光回路，Y1線圈周期性受電動(dòng)作，綠燈HL1閃光，按下分閘按鈕SB4（X11常開接通）即可復(fù)歸。手動(dòng)（自動(dòng)）分閘按下分閘按鈕SB4，X11常開接通，M11受電動(dòng)作，M11常開接點(diǎn)在電平上升沿使Y11線圈受電動(dòng)作，其常開接點(diǎn)使分閘接觸器KM2 動(dòng)作，KM2常開觸頭接通斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)箱的分閘線圈，斷路器分閘。同時(shí)S1斷開，X12常閉接點(diǎn)接通，Y1線圈受電動(dòng)作，綠燈HL1亮平光。若斷路器不能分閘，則M11常開接點(diǎn)與，X12常閉接點(diǎn)接通閃光回路，Y2線圈周期性受電動(dòng)作，紅燈HL2閃光。自動(dòng)跳閘若斷路器在運(yùn)行過(guò)程中，線路發(fā)生故障，保護(hù)裝置動(dòng)作后使斷路器跳閘， S1斷開。則X12常開接點(diǎn)斷開，X12電平下降沿使M1線圈動(dòng)作，M1常開接點(diǎn)接通，其電平上升沿使Y3動(dòng)作，蜂鳴器發(fā)出事故音響。同時(shí)M1常開接點(diǎn)接通閃光回路，Y1周期性得電，綠燈閃光，發(fā)出事故指示信號(hào)。事故音響15s后自動(dòng)復(fù)歸，也可在此之前按下按鈕SB1（X0常開接通）集中復(fù)歸。閃光信號(hào)則保持，只有按下分閘按鈕SB4，X11常開接通，才能復(fù)歸，使綠燈亮平光。閉鎖措施傳統(tǒng)控制電路的防跳閉鎖，是通過(guò)接入具有雙線圈的跳躍閉鎖繼電器實(shí)現(xiàn)。 防止由于控制開關(guān)接點(diǎn)粘住或重合閘出口回路粘住，線路又有永久性故障而導(dǎo)致斷路器 “跳躍”。本程序中設(shè)置了閉鎖措施，由于合閘回路只有在M10常開接點(diǎn)的上升沿才有輸出，所以即使合閘按鈕長(zhǎng)時(shí)間接通也不會(huì)有多次的合閘輸出。如設(shè)置重合閘，則其啟動(dòng)也可考慮采取上升沿時(shí)輸出合閘命令的方式。盡管程序中設(shè)置了閉鎖措施，為防止各種原因?qū)е虏賱?dòng)機(jī)構(gòu)的合閘回路一直處于接通狀態(tài)而使斷路器“跳躍”，在PLC的外部仍要采取閉鎖措施。此處采用接觸器KM3的常閉觸頭串接在操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合閘回路中。斷路器合閘后，其行程開關(guān)S6接通，只要KM1常開觸頭仍然閉合而且有電壓（合閘命令無(wú)法解除），則KM3線圈動(dòng)作并保持，其常閉觸頭斷開斷路器的合閘回路。電機(jī)儲(chǔ)能結(jié)束后S6斷開，不影響KM3線圈動(dòng)作狀態(tài)。此時(shí)斷路器由于其他原因而分閘，也不能再合閘。只有KM1常開觸頭回路斷開，KM3接點(diǎn)才復(fù)歸，達(dá)到了防跳的目的。由圖43可知操動(dòng)機(jī)構(gòu)中有多對(duì)常開、常閉輔助接點(diǎn)，用于接入控制電路實(shí)現(xiàn)不同閉鎖功能。由于PLC的軟元件可重復(fù)使用，實(shí)際接入PLC只需1對(duì)實(shí)物接點(diǎn)（此處S1常開接點(diǎn)），就可不受限制地使用常開、常閉接點(diǎn)的數(shù)量，無(wú)需像傳統(tǒng)控制電路那樣接入多對(duì)常開、常閉實(shí)物接點(diǎn)，省掉了許多連接導(dǎo)線。為了防止M10和M11出現(xiàn)同時(shí)受電動(dòng)作的情況，采取了在M10和M11線圈回路中分別串接X11常閉接點(diǎn)和X10常閉接點(diǎn)的閉鎖措施。由于分、合閘輸出采取了脈沖上升沿時(shí)動(dòng)作的方式，而且分、合閘命令使用軟元件記憶，所以分、合閘控制不再需要采用控制開關(guān)來(lái)切換“分閘”、“分后”、“合閘”、“合后”位置，在此控制開關(guān)的各種位置均由按鈕和程序?qū)崿F(xiàn)。本接線直接采用不帶自鎖的2個(gè)按鈕直接實(shí)現(xiàn)分、合閘控制。事故信號(hào)采用X12常開接點(diǎn)電平下降沿動(dòng)作的方式，很方便地實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)中央信號(hào)裝置中的沖擊繼電器的功能。 PLC控制程序根據(jù)以上控制過(guò)程的分析和閉鎖的設(shè)計(jì)，斷路器控制的程序如附錄3斷路器的PLC控制程序。 小結(jié)高壓斷路器采用PLC控制后，簡(jiǎn)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(wú)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(guò)簡(jiǎn)單的接線即可達(dá)到要求。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(jiǎn)化。同時(shí)由于修改程序方便，只需對(duì)選擇合適型號(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。由于二次接線的簡(jiǎn)化，變電所的維護(hù)和檢修工作量也相應(yīng)減少。 PLC控制變壓器備用自投隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,現(xiàn)代化高精度的工業(yè)生產(chǎn)都需要電網(wǎng)提供高質(zhì)量的電能。連續(xù)供電是優(yōu)質(zhì)電能的充分條件，電網(wǎng)運(yùn)行應(yīng)該盡量縮短設(shè)備檢修或故障時(shí)對(duì)外停電時(shí)間，提高供電可靠性。，備用電源自投已成為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能之一。備用電源自投裝置，是因電力系統(tǒng)故障或其他原因使工作電源被斷開后，能迅速將備用電源或備用設(shè)備或其他正常的電源自動(dòng)投入工作，使原來(lái)的動(dòng)作電源被斷開的用戶能迅速恢復(fù)供電的一種自動(dòng)控制裝置。傳統(tǒng)的備用電源自動(dòng)投入裝置采用各種繼電器、接觸器、開關(guān)及觸點(diǎn)，根據(jù)不同的運(yùn)行方式構(gòu)成相應(yīng)的備用自投回路，開關(guān)動(dòng)作慢，功能較少，接線復(fù)雜，觸點(diǎn)容易損壞，靈活性較差。近幾年普遍采用的是微機(jī)備用電源自投裝置，具有完善的故障邏輯判別，和可靠的故障響應(yīng)，維護(hù)方便。隨著現(xiàn)代電力工業(yè)的發(fā)展和電網(wǎng)建設(shè)的改造，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來(lái)越大，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，備用電源自動(dòng)投入裝置的邏輯關(guān)系越來(lái)越復(fù)雜。由PLC構(gòu)成的備用電源投入裝置相對(duì)靈活多變，可根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，通過(guò)編程完成各種復(fù)雜的邏輯運(yùn)算和功能，最大限度的滿足不同的現(xiàn)場(chǎng)需要。而基于PLC控制的備用自投控制系統(tǒng)，可以集成常用的明備用和暗備用雙電源控制方案，其可靠性高，操作方便，動(dòng)作迅速，外部接線簡(jiǎn)單，不同的方案只需通過(guò)轉(zhuǎn)換開關(guān)就能方便的選擇相應(yīng)的控制程序。不但能提高供電的可靠性，還可以進(jìn)行故障判斷和閉鎖自投功能，從而提高設(shè)備的安全運(yùn)行水平。 變壓器備用自投以本變電站的10kV側(cè)母線為例，簡(jiǎn)述變壓器備用自投的原理。，即如下圖44所示。圖44 變電站10kV側(cè)接線圖暗備用變壓器備用自投原理如下：（1）如圖44，兩臺(tái)變壓器互為備投的暗備用方案：正常運(yùn)行時(shí)兩臺(tái)變壓器分別帶2段母線運(yùn)行，QFQF2在合閘位置，QF3在分閘位置。當(dāng)某一臺(tái)變壓器失電或有故障時(shí)，相應(yīng)的進(jìn)線斷路器跳閘，母聯(lián)斷路器QF3合閘，另一臺(tái)變壓器帶2段母線運(yùn)行。（2）兩臺(tái)變壓器暗備用切換要求：① 兩臺(tái)變壓器供電正常，QFQF2應(yīng)在合閘位置，QF3在分閘位置，兩臺(tái)變壓器分別帶2段母線運(yùn)行。② 當(dāng)某臺(tái)變壓器，無(wú)論因?yàn)槭裁丛蚴щ姇r(shí)，應(yīng)首先分開本側(cè)進(jìn)線斷路器，再合上母聯(lián)斷路器QF3，由另一臺(tái)變壓器帶2段母線運(yùn)行；當(dāng)該臺(tái)變壓器恢復(fù)供電后，應(yīng)首先分開母聯(lián)斷路器QF3，再合上該側(cè)進(jìn)線斷路器，2段母線分列運(yùn)行。③ 當(dāng)兩臺(tái)變壓器都失電時(shí)，三臺(tái)斷路器都應(yīng)分閘；當(dāng)變壓器恢復(fù)來(lái)電后，進(jìn)線斷路器應(yīng)自動(dòng)投入，帶上相應(yīng)的母線運(yùn)行。④ 任一臺(tái)斷路器故障跳閘，應(yīng)閉鎖自投斷路器；任何情況下應(yīng)保證最多兩臺(tái)斷路器合閘。⑤ 電壓檢測(cè)到任意一相斷線時(shí)，PLC不應(yīng)誤動(dòng)作；人工手動(dòng)操作斷路器時(shí)，PLC不應(yīng)動(dòng)作。圖45 明備用母聯(lián)備自投原理明備用變壓器備自投原理如下：（1）如圖45所示，當(dāng)QF3投入電路運(yùn)行，正常運(yùn)行情況下主用變壓器（如1變壓器）帶母線運(yùn)行，QF1在合閘位置，QF2在分閘位置。當(dāng)主用變壓器失電或有故障時(shí)，主用變壓器QF1分閘，備用斷路器QF2合閘，備用變壓器（如2變壓器）帶母線運(yùn)行。（2）兩臺(tái)變壓器明備用切換條件① 主用變壓器和備用變壓器都正常有電，QF1和QF3應(yīng)在合閘位置，QF2在分閘位置，主用變壓器帶母線運(yùn)行。② 當(dāng)主用變壓器無(wú)論什么原因失電時(shí)，應(yīng)首先分開主用變壓器QF1，再合上備用斷路器QF2，由備用變壓器帶母線運(yùn)行；當(dāng)主用變壓器恢復(fù)來(lái)電時(shí)，應(yīng)首先分開備用斷路器QF2，在合上主用變壓器QF1，由主用變壓器帶母線運(yùn)行。③ 當(dāng)兩臺(tái)變壓器都失電時(shí)，兩臺(tái)斷路器都分閘；當(dāng)變壓器恢復(fù)來(lái)電時(shí)，斷路器應(yīng)自動(dòng)投入，帶上母線運(yùn)行。④ 任一臺(tái)斷路器故障跳閘，應(yīng)閉鎖另一臺(tái)斷路器自動(dòng)投入；任何情況下應(yīng)保證只能有QF1或QF2中一臺(tái)合閘。⑤ 電壓檢測(cè)任意一相斷線時(shí)，PLC不應(yīng)誤動(dòng)作；人工手動(dòng)操作斷路器時(shí)，PLC不應(yīng)動(dòng)作。 控制接線根據(jù)上述要求，選用三菱公司的FX2N—32MR—001型PLC，輸入輸出各16個(gè)點(diǎn)，電源為AC220V，取自站用電，其I/O分配表如表43所示，接線圖如附錄4所示。表43 PLC的I/O分配表輸入輸入端說(shuō)明KAKA2X0001變壓器電壓檢測(cè)KAKA4X0012變壓器電壓檢測(cè)QF1X002QF1斷路器狀態(tài)QF2X003QF2斷路器狀態(tài)QF3X004QF3斷路器狀態(tài)SDE1X005QF1斷路器故障跳閘SDE2X006QF2斷路器故障跳閘SDE3X007QF3斷路器故障跳閘SA1X0010QF1斷路器操作SA2X0011QF2斷路器操作SA3X0012QF3斷路器操作1WTX00131變壓器超溫跳閘2WTX00142變壓器超溫跳閘SA4X0015切換暗備用和明備用X0016附表43 輸出分配輸出輸出端說(shuō)明K0Y000QF1斷路器合閘K4Y004QF2斷路器合閘K5Y005QF2斷路器分閘K10Y010QF3斷路器合閘K11Y011QF3斷路器分閘L1Y014暗備用PLC控制指示L2Y015明備用PLC控制指示L3Y016自投閉鎖指示L4Y017故障指示 控制過(guò)程分析，用PLC實(shí)現(xiàn)控制功能的邏輯框圖，如圖46所示。（a）暗備用方式來(lái)電自投自恢復(fù)邏輯框圖（b）暗備用方式備用自投邏輯圖 （c）明備用方式來(lái)電自投自恢復(fù)邏輯框圖（d）明備用方式備用自投邏輯圖圖46 備用自投控制邏輯圖 PLC控制程序根據(jù)邏輯圖，PLC控制備用自投的程序過(guò)程如下：（具體程序參見附錄5）（1）來(lái)電自投：PLC在自動(dòng)控制位置，斷路器無(wú)閉鎖，且在分閘位置，兩臺(tái)變壓器都失電又來(lái)電后，PLC根據(jù)兩臺(tái)變壓器有電情況提供工作電源，自行啟動(dòng)，開始電壓檢測(cè)，X000（X001）轉(zhuǎn)換，啟動(dòng)T0（T1），啟動(dòng)Y0（Y4），接通QF1(QF2)合閘回路自動(dòng)投入電源。（2）備用自投：PLC在暗備用位置，如1變壓器失電或超溫故障，QF1跳閘，2變壓器有電，QF2在合閘位置，且QF3無(wú)閉鎖，啟動(dòng)T2，啟動(dòng)Y0，從而接通QF3合閘回路。明備用位置，主用變壓器失電或超溫故障，QF1跳閘，備用變壓器有電，QF2無(wú)閉鎖，啟動(dòng)T1，啟動(dòng)Y4，從而接通QF2合閘回路。（3）自恢復(fù)：接（2）暗備用，QF3合閘后，如1變壓器恢復(fù)正常，QF1無(wú)閉鎖，QF1在分閘位置，啟動(dòng)T3，啟動(dòng)Y11，從而接通QF3分閘回路；確認(rèn)QF3分閘后，啟動(dòng)T0，啟動(dòng)Y0，從而接通QF1合閘回路，恢復(fù)1變壓器供電。接（2）明備用，QF2合閘后，如主用變壓器恢復(fù)正常后，QF1無(wú)閉鎖，QF1在分閘位置，QF2在自動(dòng)位置，啟動(dòng)T2，啟動(dòng)Y5，從而接通QF2分閘回路；確認(rèn)QF2分閘后，啟動(dòng)T0，啟動(dòng)Y0，從而接通QF1合閘回路，恢復(fù)主用變壓器供電。（4）如果斷路器故障跳閘，SDE故障信號(hào)使X5（XX7）觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換，閉鎖PLC自投備用斷路器，防止自投到故障上，擴(kuò)大停電范圍或損壞設(shè)備；如果變壓器超溫跳閘，1WT（2WT）超溫信號(hào)使X13（X14）觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換，閉鎖PLC自投該側(cè)斷路器，防止該斷路器來(lái)回投切。必須待故障排除或溫度降低后，PLC自動(dòng)解除閉鎖，這樣更能保證設(shè)備安全運(yùn)行。（5）當(dāng)需人工操作斷路器時(shí)，SA1（SASA3）必須打到“手動(dòng)”位置，使X10（X1X12）觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換，閉鎖PLC自投；正常運(yùn)行情況下，SASASA3在自動(dòng)位置，SA4在暗備用或明備用位置。 小結(jié)該控制系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，造價(jià)低，兼容性強(qiáng)，控制可靠，動(dòng)作迅速方便。不僅可以應(yīng)用在兩臺(tái)變壓器的雙電源方案中，還可以應(yīng)用到其它形式的雙電源方案中，如雙線路、市電與自備發(fā)電的雙電源供電系統(tǒng)。 本章小結(jié)在這一章節(jié)中，首先簡(jiǎn)要介紹了PLC工作原理和設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的過(guò)程；然后注意到變電站的斷路器控制的重要性，設(shè)計(jì)了PLC控制斷路器的方法；最后強(qiáng)調(diào)了備用自投的重要性，以10kV側(cè)為例，設(shè)計(jì)了PLC控制變壓器備用自投系統(tǒng)。5 總結(jié)與展望全文總結(jié)經(jīng)過(guò)這幾個(gè)月的不懈努力，通過(guò)學(xué)習(xí)、研究、溝通、設(shè)計(jì)，本課題已經(jīng)設(shè)計(jì)完成。本課題結(jié)合國(guó)內(nèi)外的變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，通過(guò)分析擬建變電站的原始資料和監(jiān)控需求，對(duì)110kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行了以下工作：（1）根據(jù)系統(tǒng)供電實(shí)際情況及監(jiān)控要求，根據(jù)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)了由間隔層、站控層、管理層組成的分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)組態(tài)靈活，調(diào)試簡(jiǎn)單，功能分散，局部故障不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，并且每層之間又有聯(lián)系，使監(jiān)控主機(jī)能統(tǒng)籌全局，進(jìn)行整體調(diào)節(jié)。（2）根據(jù)所給出的變電站的原始資料，設(shè)計(jì)了變電站的主回路接線；通過(guò)對(duì)變電站的數(shù)據(jù)計(jì)算，簡(jiǎn)單的選擇了變電站所需的設(shè)備。（3）根據(jù)PLC的原理和設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的過(guò)程，綜合斷路器控制和變壓器備用自投控制的原理，分別設(shè)計(jì)了PLC控制斷路器和PLC控制變壓器備用自動(dòng)投切系通硬件接線和軟件編程。在系統(tǒng)研究過(guò)程中，由于條件所限和個(gè)人水平的原因，仍有有待改進(jìn)的地方；（1）自動(dòng)控制系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)沒有進(jìn)行具體分析設(shè)計(jì)；（2）由于時(shí)間緊迫，變電站其他控制系統(tǒng)沒有研究，還有許多問題沒有全面考慮；（3）該變電站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)還不夠完善，有待進(jìn)一步設(shè)計(jì)并調(diào)試。總之，本課題雖然對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了認(rèn)真的研究和有益的嘗試，但很多地方還不盡如人意，懇請(qǐng)各位專家、學(xué)者多提寶貴意見。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的展望變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一門綜合多專業(yè)、多學(xué)科的綜合技術(shù)，它給我們帶來(lái)了技術(shù)應(yīng)用上質(zhì)的飛躍