【正文】 總線控制系統(tǒng) FCS。 在電力系統(tǒng)自動化的控制中，經(jīng)常要用到閉環(huán)控制方式來實現(xiàn)溫度、壓力、流量、速度等連續(xù)變化的模擬量控制。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)計的，并存放在模塊中，用戶使用時序只需要設(shè)置一些參數(shù)，使用起來非常方便，一個模塊可以控制幾路甚至幾十路閉環(huán)回路。 水泵、油泵電動機以發(fā)電廠機組調(diào)速器油泵為例,其啟動方式有種自動啟動、機旁屏手動啟動和在現(xiàn)地控制箱手動啟動。自動啟動條件為調(diào)速器壓油罐壓力下降到時啟動主用泵，如果壓油罐壓力繼續(xù)下降到整定值時，備用泵跟著啟動，向壓油罐打油。而在現(xiàn)地控制箱上的手動啟動只需首先將機旁屏上的控制方式選擇開關(guān)打至調(diào)速器手動位后，在現(xiàn)地控制箱上操作欲啟動油泵的啟動和停止按鈕,就能啟動調(diào)速器油泵,主用泵的選擇主用泵可以由 PLC按各自的運行小時來自動選擇主用泵或手動設(shè)定，在機組現(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重新啟動后，將會默認主用泵。PLC程序輸出油泵的啟動命令后與優(yōu)先權(quán)繼電器配合來選擇啟動相應(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電路均采用電磁型繼電器為主要元件。眾多電磁元件的機械觸點降低了可靠性，同時接線復(fù)雜、檢修困難，并占用較大空間。PLC本身的可靠性很高 ,用來控制斷路器也具有高可靠性。高壓斷路器采用了 PLC控制后，簡化了二次接線，因為 PLC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。對于斷路器的操動機構(gòu)而言，其輔助開關(guān)數(shù)目也可簡化。維護和檢修工作量也相應(yīng)減少。為了加強供電可靠性，備用電源自動投入裝置，早期應(yīng)用的電磁型備用電源自投裝置是由若干繼電器根據(jù)不同的運行方式構(gòu)成相應(yīng)的備自投回路，其缺點是改變運行方式困難，邏輯回路設(shè)計復(fù)雜，繼電器易損，可靠性低，運行維護極為不便，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)各種運行方式，滿足電網(wǎng)一次接線要求。與繼電器組成的備用電源自動投入裝置相比，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。另外，對裝置的調(diào)試維護也很方便，通過離線仿真可以測試軟件，不影響設(shè)備的安全運行，而且可以通過改變程序來適應(yīng)不同的運行方式。同時 PLC的通信功能為實現(xiàn)電力系統(tǒng)綜合自動化創(chuàng)造了條件，實踐證明 PLC在備用電源自動投入中的控制是一種經(jīng)濟、可靠、實用的方法運行，采用 PLC實現(xiàn)備自投功能使供電可靠性有了大幅度地提高，其運行效果有了明顯改善。然而，當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯誤或運算錯誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設(shè)備的失控和誤動作，從而不能保證 PLC的正常運行。然而目前 DCS的發(fā)展開始減緩和停滯。隨著微電子及控制技術(shù)的發(fā)展，PLC系統(tǒng)和 DCS系統(tǒng)在不斷吸收彼此的特點，逐步地走向同化在新時代，PLC會有更大的更大的發(fā)展，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，通過完美的人機界面、完備的通信設(shè)備、成熟的現(xiàn)場總線通信能力會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求，PLC作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在我國發(fā)電廠的電氣自動化建設(shè)中發(fā)揮越來越大的作用?；谶@一特點，將PLC 引入繼電保護裝置中,一方面可以大大改善裝置的動作準(zhǔn)確性和可靠性；另一方面，又可兼容傳統(tǒng)的繼電保護設(shè)計思想和技術(shù)方法,尤其是對于自動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控制方案在同一程序中進行設(shè)計、相互配合。PLC控制系統(tǒng)特點: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，其平均故障時間間隔(MTBF)在510000h以上。從繼電過流保護動作啟動開始,僅經(jīng)過PLC的邏輯處理后就可直接發(fā)出重合閘動作信號,動作過程無觸點參與。而且PLC構(gòu)成的自動重合閘裝置調(diào)試簡單,組態(tài)靈活,可靠性高,具有擴展性，且具有連線簡單,工作可靠,便于調(diào)試、調(diào)整和維護,可實現(xiàn)遠程通訊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，其平均故障時間間隔(MTBF)在510000h以上。從繼電過流保護動作啟動開始,僅經(jīng)過PLC的邏輯處理后就可直接發(fā)出重合閘動作信號,動作過程無觸點參與。而且PLC構(gòu)成的自動重合閘裝置調(diào)試簡單,組態(tài)靈活,可靠性高,具有擴展性，且具有連線簡單,工作可靠,便于調(diào)試、調(diào)整和維護,可實現(xiàn)遠程通訊。所謂“自具”是只重合閘裝置本身具有故障電流檢測和操作順序控制與執(zhí)行的能力，無需附加繼電保護裝置和另外的操作電源，也不需要和外界通信。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。如果是瞬時性故障，則在循環(huán)分、合閘的操作中，無論哪次重合成功，則終止后續(xù)的分、合閘，并經(jīng)過一定延時后恢復(fù)初始的整定狀態(tài)，為下次故障的來臨做好準(zhǔn)備。自動重合閘作用:在電力系統(tǒng)中采用了自動重合閘裝置，即是當(dāng)斷路器由繼電保護動作或其它非人工操作而跳閘后，能夠自動控制斷路器重新合上的一種裝置。在高壓輸電線路上采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。對斷路器本身由于機構(gòu)不良或繼電保護誤動作而引起的誤跳閘，也能起糾正的作用。（2）由于斷路器在很短的時間內(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。兩者動作原理類似，使用時根據(jù)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同而進行選擇，對于三相中性點不接地系統(tǒng)，一般不宜采用單相重合閘裝置，否則造成非三相運行；單相重合器主要用于中性點直接接地系統(tǒng)，允許電氣設(shè)備作為單相運行。所謂整體式是指重合閘裝置中得斷路器本體與其控制部分是密不可分的。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、操動機構(gòu)、控制電路是分開的3個部分。（3）按滅弧介質(zhì)分——油、真空、SF6。油重合閘裝置有兩個固有缺點：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。②真空滅弧室于20世紀60年代用于重合閘裝置設(shè)計。到了90年代后期，隨著真空泡制造技術(shù)的飛速發(fā)展，真空重合閘裝置已逐步成為國內(nèi)外重合閘裝置市場上的主流產(chǎn)品。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，如果泄漏將會對人和環(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。液壓控制的主要有點是簡單、可靠、經(jīng)濟、耐用，不受電磁的干擾，這些優(yōu)點對于農(nóng)村電網(wǎng)和距離配電站較遠的設(shè)備很有用。電子控制有分立電路和集成電路兩種。以集成電路為基礎(chǔ)的微機控制于20世紀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。（1）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。③集控屏式安裝：安裝在集控屏內(nèi)。（三）設(shè)計方案的論證電力系統(tǒng)中，自動重合閘具有以下經(jīng)濟效果：（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)并列運行的穩(wěn)定性，從而提高傳送容量?；谝陨蠋讞l及輸電線路本身的特點，提出以下兩種自動重合閘裝置設(shè)計方案。方案二基于PLC的自動重合閘設(shè)計。配套齊全，功能完善，適用性強，易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能，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PLC的干擾能力強，可靠性高的特點能滿足設(shè)計運行年限內(nèi)中合閘裝置的使用壽命，次數(shù)，不拒動，不誤動。綜合考慮以上因素，本設(shè)計方案選擇方案二總體設(shè)計:（1）系統(tǒng)框架設(shè)計:該設(shè)計將通常所謂“計算機繼電器邏輯電路”分解成保護功能繼電器組和PLC 2個部分。如圖21所示。PLC采集繼電器組和主控機的信息來控制故障的系統(tǒng)。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)與消費系統(tǒng)。為實現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對電能的生產(chǎn)過程進行測量、調(diào)節(jié)、控制、保護、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)的電能。積分型主控機通訊接口測量數(shù)據(jù)單元保護功能繼電組P L C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21系統(tǒng)框架設(shè)計示意圖積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度信號)或頻率(脈沖頻率)，然后由定時器/計數(shù)器獲得數(shù)字值。初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型，現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。其電路規(guī)模屬于中等。并行比較型/串并行比較型并行比較型AD采用多個比較器，僅作一次比較而實行轉(zhuǎn)換，又稱FLash(快速)型。串并行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由2個n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實行轉(zhuǎn)換，所以稱為 (半快速)型。這類AD速度比逐次比較型高，電路 規(guī)模比并行型小。原理上近似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度)信號，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。主要用于音頻和測量。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。最近的逐次比較型AD轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。其原理是首先將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成頻率，然后用計數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。其優(yōu)點是分辯率高、功耗低、價格低，但是需要外部計數(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)字量變化一個最小量時模擬信號的變化量，定義為滿刻度與n/2的比值。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)換所需的時間的倒數(shù)。采樣時間則是另外一個概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。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。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。偏移誤差輸入信號為零時輸出信號不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。線性度實際轉(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。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。但在A/D轉(zhuǎn)換前，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號必須經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號。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電壓頻率轉(zhuǎn)換法 A/D轉(zhuǎn)換四步驟：采樣、保持、量化、編碼。所以通訊接口一般有以下幾種：RS23RS48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、連接計算機對重要圖像資料進行備份、可選配具有逐行掃描VGA輸出接口等。運行經(jīng)驗表明，架空線路大多數(shù)故障是瞬時性的，如：（1）雷擊過電壓引起絕緣子表面閃絡(luò)。（3）通過鳥類身體（或樹枝）放電。手動（停電時間長）效果不顯著，自動重合，效果明顯。（2）對兩側(cè)電源線路，可提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，從而提高線路的輸送容量。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。所以若重合于永久性故障時，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（因為在短時間內(nèi)連續(xù)兩次切斷短路電流）。對自動重合閘的基本要求：（1）動作迅速一般“”。（2）不允許任意多次重合，即動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定，如一次或兩次。（4）手動跳閘時不應(yīng)重合（手動操作或遙控操作）。通常三相一次自動重合閘裝置由起動元件、延時元件、一次合閘脈沖元件和執(zhí)行元件四部分組成。起動方式：兩種，控制開關(guān)KK位置與斷路器位置不對應(yīng)（優(yōu)先采用），保護裝置起動。（3）一次合閘脈沖元件：保證重合閘裝置只重合一次。：應(yīng)考慮的兩個問題時間的配合：考慮兩側(cè)保護可能以不同的延時跳閘，此時須保證兩側(cè)均跳閘后，故障點有足夠的去游離時間。兩側(cè)電源線路上的主要合閘方式：（1）快速自動重合方式：當(dāng)線路上發(fā)生故障時，繼電保護快速動作而后進行自動重合。有快速動作的DL，如快速空氣斷路器。（2）非同期重合閘方式：就是不考慮系統(tǒng)是否同步而進行自動重合閘的方式（期望系統(tǒng)自動拉入同步，須校驗沖擊電流，防止保護誤動）。（圖32）圖32自動解列重合閘方式示意圖d點短路，保護1動——1DL跳閘，小電源側(cè)保護動——跳3DL，1DL處ZCH檢無壓后重合，若成功，恢復(fù)對非重要負荷供電，在解列點實行同步并列——恢復(fù)正常供電。(6)工作過程：當(dāng)線路短路時，兩側(cè)DL斷開，線路失去電壓，M側(cè)低電壓繼電器動作，經(jīng)ZCH重合。(7)兩點說明：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。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。（三）重合閘動作時限的選擇原則單側(cè)電源線路的三相重合閘：原則上越短越好，但應(yīng)力爭重合成功，保證：（1）障點電弧熄滅、絕緣恢復(fù)；（2）斷路器觸頭周圍絕緣強度的恢復(fù)及消弧室重新充滿油，準(zhǔn)備好重合于永久性故障時能再次跳閘，否則可能發(fā)生DL爆炸，如果采用保護裝置起動方式，還應(yīng)加上DL跳閘時間。兩側(cè)電源線路的三相重合閘:（如圖34）除上述要求外，還須考慮時間配合，按最不利情況考慮：本側(cè)先跳，對側(cè)后跳。優(yōu)點：快速切出故障，設(shè)備少。主要用于35KV以下的網(wǎng)絡(luò)。第一次故障時，保護按有選擇性的方式動作跳閘，若是永久性故障，重合后則加速保護動作，切除故障。優(yōu)點：第一次跳閘時有選擇性的，再次切除故障的時間加快，有利于系統(tǒng)并聯(lián)運行的穩(wěn)定性。應(yīng)用于35KV以上的高壓網(wǎng)絡(luò)中。此時，若只跳開故障相，其余兩相仍繼續(xù)運行，可提高供電的可靠性和系統(tǒng)并聯(lián)運行的穩(wěn)定性，還可減少相間故障的發(fā)生。不成功，允許非全相運行——再次跳故障相不重合。若是相間短路，跳三相不重合。相間短路無I0、U0，直接三相。選相元件：在d時，選出故障相