基于PLC的消弧线圈控制器的研究与开发.pdf

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1、第6期总第228期农业科技与装备No．6TotalNo．228兰Q!兰±鱼旦垒延!里!!坚!型兰!!曼呈!!垒!竺!堕里竺!旦盟!翌皇里旦坚iP里呈璺!I!竺里：!Q!兰基于PLC的消弧线圈控制器的研究与开发王应东1，庞建华1，郝洪亮2，常珍3(1．沈阳鑫通电站设备制造有限公司，沈阳110136；2．渤海装备辽河重工有限公司电气公司，辽宁盘锦1240103．盘锦辽河油田天意石油装备有限公司，辽宁盘锦124010)摘要：采用PLC与单片机编程相结合的方式开发一种新型调容式消弧线圈控制器。由PLC实现接地电流检测、自动调谐和故障报警功能，由单片机实现故障选线和显

2、示功能。这种新型消弧线圈控制器既充分发挥出PLC在过程控制和开关量控制方面的优势，使得控制器动作快速、准确，又大大降低了控制器开发使用成本。关键词：消弧线圈；中性点位移电压；电容电流检测；调谐；PLC中图分类号：TM864文献标识码：A文章编号：1674一116l(2013)06一0049—04目前，消弧线圈控制系统的设计主要有两种：一种是以单片机为主控机的控制系统．能够实现系统需求，但稳定性差、不太可靠，且编程困难、可扩性差，不便于人机交互：另一种是以PLC为主控机的控制系统．其优点是具有很好的稳定性和可靠性．编程语言简单，易于扩展，能满足不同的测控要求，

3、其不足在于系统人机界面差，控制界面不直观，统计报表能力差。而采用以PLC为主控机、工控机为上位机构成的控制系统，是消弧线圈控制器发展的一种趋势，相对来说投资费用高，目前并没有普及使用。为此，采用PLC与单片机编程相结合的方式开发一种新型的消弧线圈控制器。由PLC实现接地电流检测、自动调谐和故障报警功能，由单片机实现故障选线和显示功能。既能充分发挥PLC在过程控制和开关量控制方面的优势，又大大降低了控制器开发使用成本，消弧线圈控制器动作快速、准确，PLC使用的梯形图语言也易于被现场操作人员所理解掌握。1消弧线圈控制器的总体构成该控制器的组成如图1所示。主要采集

4、的相关量为消弧线圈的档位、阻尼电阻的投切和中性点位移电压。系统设计选择S7—200CPU224XPCN系列的PLC．CPU224XPCN本机集成14输入，10输出共24个数字量I／0点，2输入／1输出共3个模拟量I／0点，2个RS485通讯／编程口．可以方便地通过PC—PPI电缆与电脑进行通讯，使编程和调试简单易行。2中性点位移电压采集中性点位移电压的采集采用带电容滤波的单相收稿日期：2013加2—21作者简介：王应东(1981一)，男，助理工程师，从事机械设计制造及其自动化方面的研究工作。引矧副矧脬S7．200CPU224)妒CN系列PLC调档阻尼电阻投切

5、黼、f数字艚7L显示堕片机图1控制器的基本组成模块Fig叫e1The懈iccomposiUonmodllleofⅡ地controHer桥式不可控整流电路组成整流、滤波、稳压电路(见图2)，将正弦信号转化为直流电压信号。中性点位移电压经过整流桥后是脉动直流，波动范围很大，所以后面用大、小两个电容。大电容用来稳定输出，由于电容两端电压不能突变．因此可以使输出平滑：小电容用来滤除高频干扰，使输出电压纯净。Uk一jD鼻jID2R+Zi封二一C．—C．z．0—100V一U2’2∑D3ZiD4图2整流、滤波、稳压电路FigIlre2融倘er，mter，voItagere

6、gIIIatorcircllits如图2所示：矾为中性点位移电压经电压互感器后变换为二次侧的值；巩为中性点位移电压经整50农业科技与装备2013年6月流、滤波后的直流电压信号；％为PLC要采集的直流电压信号；忱为稳压管的稳压值，选用型号为1N4751稳压管，额定电压D2：30V；C，用来滤除交流分量，使输出直流更平滑；C：用来除去直流信号里面的高频分量。采集的中性点位移电压运行工况有两个：正常运行和接地故障。不管是正常运行还是故障时，采集的中性点位移电压必须与PLC输人信号的量程范围相匹配。通过电阻、稳压管和滤波电容的合理选取，将中性点电压信号转换为0～10

7、V变化范围。送人PLC模拟量采集口。1)正常运行时玑=0—25V；经整流后以=O～30V，此时稳压管不起作用，通过电阻分压后砜=O一7．5V；2)接地故障时Ul=25～100V；经整流后％=30～120V，稳压管稳压在30V，经电阻分压后皓8．6V。设定故障门槛电压为25V(实际的故障门槛电压的设定可以根据现场实际调整)，只要中性点位移电压超过25V，就认为是发生了单相接地故障。3对地电容电流检测目前常用的接地电容电流检测的方法有B法、两点法和三点法。昂应用的前提是消弧线圈必须串联或并联阻尼电阻。否则，谐振时中性点位移电压很高，将大大超过规程允许值。在不对称

8、对很低的情况下，由于谐振点不明显，会给测量带来很大误