PLC在继电保护重合闸中的应用

PLC在继电保护重合闸中的应用

董春明

（天津凯发电气股份有限公司300380）

摘要：传统的自动重合闸装置由各种继电器及控制开关构成，由于连接导线繁多，继电器的寿命有限，容易发生装置的误动和拒动，影响电力系统的可靠性；其定时单元由机电式或晶体管式时间继电器构成，误差大且调整不方便，影响上下级保护装置动作时限的配合；装置的功能单一，不利于实现电力系统自动化，且体积大，有色金属消耗多，噪音大。而PLC构成的ZCH装置调试简单，组态灵活，可靠性高，具有扩展性，可实现远程通讯，因此，PLC构成的ZCH装置具有广阔的应用前景。

关键词：PLC；继电保护；重合闸；应用

前言

采用PLC控制的重合闸装置，在输电路瞬时故障，或断路器偷跳时能自动及时的启动重合闸，恢复供电。如果是永久性故障，则有PLC进行自动判断控制，对重合闸装置进行自锁，禁止误操作，以避免重复合闸动作造成不良后果。对自动重合闸的基本要求（1）当手动操作或由遥控装置将断路器断开时，ZCH不应动作。（2）手动或由遥控装置将断路器投入后，断路器随即又跳闸，说明合到永久性故障上，ZCH也不应动作。（3）ZCH只重合一次。（4）ZCH应能自动复归。（5）ZCH应在重合闸以前或重合闸以后加速继电保护动作以缩短故障存在的时间。

1、PLC控制的自动重合闸设计

采用三菱公司Fx2N-80M型微型PLC进行技术更新，实现智能重合闸。

1.1对PLC控制的自动重合闸功能要求

1）正常情况下，手动断开短路器（设备检修时），自动不应工作。

2）永久性故障PLC控制的重合闸自锁。

3）自动动作循环次数和延时可设定或修改。

4）自动工作完成后自动复位。

1.2PLC控制重合闸装置流程

PLC控制流程重合闸装置流程见图1。

图1PLC控制重合闸装置流程图

1.3PLC控制重合闸装置输入/出接线图

PLC控制重合闸装置输入/出接线图见图2。KP为保护继电器；KT为断路器QF的合闸继电器，KC为断路器QF的分闸继电器；HL为断路器正常工作指示。

图2PLC控制重合闸装置输入/出接线图

1.4输入输出分配表

PLC控制重合闸装置使用了PLC三对输入输出接点，其定义见表1。

表1输入输出分配表

1.5PLC梯形图

PLC梯形图如图3所示。当X000打开，Y000工作，断路器合闸，断路器投入工作；同时工作指示灯亮。但事故发生时，则X001输入，Y001工作，断路器分闸，同时常闭开，工作指示灯灭。当跳闸后的同时X000常闭输入，X002常闭输入，M0输出，同时计时继电器T1开始计时，延时1s后T1输出，则辅助继电器M1输出，则Y000动作，断路器第一次自动合闸，同时在T1输出的同时计数器C0也按设定的数值计数一次；如果事故仍然存在，则X001又动作使得Y001再次输出，断路器再次的跳闸，这时Y001输出，辅助继电器M0工作并自保，T1再次计时，1s后输出，则M1第二次输出，再次使断路器合闸，同时计数器C0计数两次，达到规定数值，C0输出，则常闭打开。若事故仍然存在，断路器又一次分闸，虽然定时器T1仍然计时输出，但由于C0的常闭打开，M1不会输出，故重合闸不会频繁的动作。

图3PLC梯形图

只有当电路正常地工作20s时，T0输出，使得C0复位，自动重合闸才能再次地重复上述工作。手动分闸时使得X002的常闭触点打开，自动合闸部分不能正常投入工作。

2单端电源供电线路的传统自动重合闸装置接线和工作原理

如图4所示，图中虚线框内为DCH-1型重合闸继电器，TWJ是断路器位置继电器，由断路器辅助触点DL1控制它，用以启动ZCH装置。TBJ是防止断路器多次重合的防跳继电器。图中电流继电器LJ和时间继电器2SJ表示线路上装设的带时限电流保护。JSJ为加速保护动作中间继电器，利用联接片PL1和PL2的配合，可以实现重合闸前加速保护或后加速保护。KK为断路器的控制开关，XK是ZCH投入或解除选择开关，BH代表用以闭锁ZCH的继电保护装置。

图4一次自动重合闸装置原理接线图

3、由PLC构成的自动重合闸装置及编程

3.1PLC选型及I/O接线图

由ZCH的功能分析可知，系统的控制输入信号主要有：手动或遥控分、合闸控制信号，继电保护控制信号，ZCH闭锁控制信号，复位按钮信号，断路器位置信号，报警声音解除按钮信号等；输出信号有：分、合闸驱动信号，分、合闸指示灯驱动信号，防跳动作指示灯驱动信号，断路器合到永久性故障指示灯驱动信号，声报警驱动信号等。由此可知，系统所需输入点数为7，输出点数为7，且都是开关量。由于输入输出点数较少，因此PLC的选型范围较宽；本文选用日本三菱公司的F1-20MR产品。

3.2梯形图程序

工作过程简述如下：正常情况下，手动（或遥控）按下合闸按钮，

则X400接通，由于断路器原来处于分闸状态，X404常闭点通，且辅助继电器M101及M102的常闭点通，Y030线圈得电，断路器合闸，合闸后X404常闭点又断开，将合闸回路断开，以满足断路器合闸线圈短时工作的要求。若合到故障上，则继电保护动作，X402接通，此时T550未延时到3秒，其常闭点通，使M101得电并自保持，其常开点接通跳闸回路立刻跳闸，加速了保护动作；同时，其常闭点断开了合闸回路，防止ZCH动作及再次手动合闸，同时，M101常开点接通Y035和Y036的线圈，使指示灯及电笛得电，用以显示及报警。

当手动（或遥控）按下分闸按钮时，X401接通，由于断路器已处于合闸状态，X404常开点通，Y031线圈得电，断路器分闸。同时X404常闭点将辅助继电器M100的线圈断电，M100的常开点断开以闭锁ZCH，保证手动分闸时ZCH不动作。当因继电保护动作而跳闸时，由于断路器原来处于合闸状态，出现了控制状态与断路器实际状态不对应，T450得电，经0.5秒延时后，使合闸回路接通，实现了自动重合闸。若合到永久性故障上，同手动合闸情况类似，断路器立刻跳闸，实现ZCH后加速保护，同时闭锁合闸回路，使ZCH只动作一次并发出声音报警。若合闸按钮粘连，则X400始终接通，当断路器跳闸时，Y031常开点启动M102并使其自保持，M102的常开点接通报警回路，常闭点断开合闸控制回路，防止断路器连续多次自动分合闸，即具有防跳作用。可见，PLC构成的ZCH装置能满足自动重合闸的各项要求。

结语

将传统的ZCH装置与PLC构成的ZCH装置进行比较，不难看出，由PLC构成的ZCH装置具有以下优点：

（1）PLC除了要进行简单的I/O外接线外，其所完成的逻辑功能是由软件完成的，因此PLC构成的ZCH可节省许多继电器，减少大量的中间连线，从而减少了故障点，提高了系统的可靠性。

（2）由于PLC内部有许多辅助继电器，利用这些软继电器可充分施展各种连锁保护，使系统的控制功能更加完善，控制精度进一步提高。

（3）由PLC构成的ZCH是靠内部软件完成各种逻辑控制的，因此使用寿命远高于由继电器硬件构成的ZCH，且PLC编程容易，调试简单，使用方便。

参考文献：

[1]电气控制与PLC应用.

[2]机械工业出版社主编余雷声.

[3]电气控制与PLC原理及应用