基于PLC的站用电源备自投装置的设计.docx
- 文档编号:8279154
- 上传时间:2023-01-30
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:588.57KB
基于PLC的站用电源备自投装置的设计.docx
《基于PLC的站用电源备自投装置的设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于PLC的站用电源备自投装置的设计.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于PLC的站用电源备自投装置的设计
2013年度本科生毕业论文(设计)
基于PLC的站用电源备自投装置的设计
院-系:
工学院自动化系
专业:
电气工程及其自动化_
年级:
_
学生姓名:
_____________
学号:
__________
导师及职称:
_______
2013年5月
2013AnnualGraduationThesis(Project)oftheCollegeUndergraduate
StationbasedonPLCpowersupplydesignofautomaticbustransferequipment
Department:
CollegeofLifeScienceandTechnology
Major:
Electricalengineeringandautomation
Grade:
Student’sName:
StudentNo.:
Tutor:
May,2021
毕业论文(设计)原创性声明
本人所呈交的毕业论文(设计)是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究功效。
据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不包括其他个人已经发表或撰写过的研究功效。
对本论文(设计)的研究做出重要奉献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。
作者签名:
日期:
毕业论文(设计)授权利用说明
本论文(设计)作者完全了解红河学院有关保留、利用毕业论文(设计)的规定,学校有权保留论文(设计)并向相关部门送交论文(设计)的电子版和纸质版。
有权将论文(设计)用于非获利目的的少量复制并许诺论文(设计)进入学校图书馆被查阅。
学校能够发布论文(设计)的全数或部份内容。
保密的论文(设计)在解密后适用本规定。
作者签名:
指导教师签名:
日期:
日期:
毕业论文(设计)答辩委员会(答辩小组)成员名单
姓名
职称
单位
备注
主席(组长)
摘要
随着国民经济的增加的需要,我国电网覆盖面积日趋扩大,于此同时,对供电系统的稳固性要求也日趋提高,备自投作为提高稳固性的自动投入装置已成为研究的重要课题。
针对此类问题,本设计采纳智能可编程操纵器(PLC)来解决。
该文以屏边倮姑水电站为例进行设计,要紧对此类小型电站的站用电源备自投的设计。
该设计论述了课题研究的目的、意义即在设计进程中碰到的问题和解决方式与方法。
该文详细介绍了针对倮姑水电站站用电源备自投的整体实现方案设计,重点是缺相检测和运用PLC解决交流继电器的逻辑操纵设计。
通过缺相检测方案的设计,解决了PLC输入采样问题,为PLC动作提供逻辑输入,依照继电器操纵要求设计PLC的操纵模块。
设计要紧功效有三相电源缺相检测回路及设备选取,操纵模块中有主电路图设计、I/O分派表、PLC操纵接线图、梯形图及程序及PLC的选型。
本文设计备自投系统性能良好、实现自动操纵要求、动作灵活、操作方便、故障率较低、保护简单方便,实时解决了倮姑水电站站用电源备自投空缺问题,并知足了操纵稳固性要求。
关键词:
可编程操纵器(PLC);备自投;自动操纵
ABSTRACT
Summarywiththegrowthneedsofthenationaleconomy,China'spowergridcoveringanareaofgrowing,atthesametime,increasingdemandsonstabilityofpowersupplysystem,winequipmentasinputstoimprovethestabilityofautomaticdeviceshavebecomeanimportantresearchtopic.
Forthistypeofproblem,thisdesignusesintelligentprogrammablecontroller(PLC)asasolution.ThecasestudyofpingbianCountyKouhydropowerstationdesign,intendedforsuchsmallpowerplantspowerautomaticbustransferstationdesign.Thedesignaddressesthepurpose,meaningthatresearchproblemsandsolutionsencounteredduringthedesignprocessandmeasures.WhichprovidesadetaileddescriptionofKouhydropowerstationwithpowerintotheoverallsolutiondesign,focusingonthemissingphasedetectionandapplicationofPLCaddressACrelaylogiccontroldesign.Throughthedesignofphasedetectionscheme,solvethePLCinputsamplingissues,providelogicforthePLCinput,accordingtotheblack-whitecontroldesignofPLCcontrolmodule.Mainresultshaveathree-phasepowersupplymissingphasedetectioncircuitdesignandequipmentselection,designofmaincircuitdiagraminthecontrolmodule,I/Oallocationtable,PLCcontrolwiringdiagram,andPLCladderdiagramandprocedureselection.Thisgoodperformance,toachieveautomaticcontroldesignofautomaticbustransfersystemrequirements,flexibility,easeofoperation,lowfailurerate,maintenanceissimpleandconvenient,realtimeKouhydropowerstationwithpowerautomaticbustransfervacanciesandcontrolstabilityrequirementsaremet.
Keywords:
programmablelogiccontrollers(PLC);automaticbustransfer;automaticcontrol
第一章绪论
课题研究的目的和意
在经济社会和科学技术飞速进展的今天,电力俨然已经成为社会进展和人民生活中不可或缺的重要组成部份,工业用电和居民生活用电不断爬升,从而用户对供电质量和供电的靠得住性要求也愈来愈高,尤其是部份重要用电单位,如工厂、医院、机场、和发电站站用电等。
它们具有效电量大、要求严格、自动化水平高等特点。
在其用电进程中若是发生突然停电即即是很短的时刻,也会使整个生产线停滞,若是不能在短时刻内恢复,将会给企业造成庞大的经济损失,,会给人民生活带来极大的不便,使国民经济蒙受庞大的损失,阻碍国家经济的进展。
例如,2003年8月,在北美东部所发生的特大停电事故当中,有10多个发电站和几十条高压输电线停运,停电面积达24000k㎡,时长29小时之久,损失负荷达,受阻碍的人口约5000万人,经济损失接近300亿美元。
由此可知,在停电的刹时迅速恢复正常供电是十分必要的,也是迫在眉睫的。
因此,电力系统运行中发生故障时,采取相应的方法十分必要,关于供电靠得住性的提高具有极大的意义。
我国是一个能源消耗大国,用电量庞大,保证供电的靠得住性就显得尤其重要,它不仅关乎人民日常生活的方方面面,更与国家的经济建设与进展紧密相关,是社会经济进展的基础与保证。
因此,对供电靠得住性的研究就显得尤其重要,此刻俨然成为电力系统研究的重点和热点。
发电站作为供电系统首当其冲的重要角色,其供电靠得住性直接关系整个供电系统,为了确保供电系统的靠得住性,不管在何种运行方式下都必需保证足够的站用电源,同时为了不造成运行的复杂化,减小反映时刻并加速反映速度就必需采纳备自投装置来自动切换备用电源。
因此,它的研究具有很强的理论意义和有效价值。
备自投的研究现状
随着微机技术的日趋进展与完善,备自投技术正向网络化、自动化、智能化、测量、爱惜、操纵和数据通信一体化的趋势进展。
备自投作为电力系统中的平安自动装置,它的进展通过了电磁式、整流型、晶体管、集成电路进展和微机型等几个时期。
从20世纪70年代末开始,国外已经显现了自动操纵、电力系统爱惜等方面的有关研究和实验工作。
我国的综合自动化研究开始于80年代中期,现今国内备自投装置要紧有以下三种:
电磁型继电器组屏、微机型装置和软件编程(PLC)备自投。
初期应用最多的是电磁型备自投,而目前在大中型供电系统中要紧运用微机型备自投。
基于PLC或其他操纵方式操纵的备自投要紧用于中小型系统,其主若是将装置的各类大量的输入、输出模拟量、开关量,通过虚拟逻辑编程,进行图形化直观式编程和整定,利用软件设计出爱惜的自动装置逻辑图,利用可编程操纵器代替实际的开关和其他设备,在事故是自动判定并投入利用。
而且以其运行的靠得住性和稳固性、很高的性价比受到很多电站的青睐,在低压配电系统中取得普遍的应用。
随着经济的进展,现代电网的改造,电力系统的规模也慢慢扩大,结构愈来愈复杂,性能要求愈来愈高,备自投装置的逻辑关系因电网结构的转变而改变。
传统的备用电源自动投入装置已经很难知足用户要求,因为传统的备自投一样是靠继电器的逻辑操纵来完成,普遍采纳慢速切换方式,存在切换时刻长、冲击电流大、可能扩大事故等缺点。
为保证发电机组的正常、平安稳固运行,提高供电靠得住性,利用PLC所具有的高靠得住性、抗干扰能力强、可实现结构的模块化、检修方便、易于改造等诸多优势来实现电站的备自投功能。
运用PLC实现的备自投功能,改变了操纵方式,提高了操纵速度,在软件操纵和扩展方面有了较大提高。
采纳软件编程代替传统硬件接线,在操纵逻辑改变后只需从头设计软件编程,而没必要改变硬件接线。
本设计主要内容
随着社会经济的飞速进展,现代电力技术行业不断进展,电网规模慢慢扩大,这就对供电系统的持续性和靠得住性有更高的要求。
为了适应这一需求,保障正常供电,需要安装各类自动装置以保障电力系统靠得住、平安、稳固运行,备用电源自动投入装置(备自投)的靠得住与否确实是其中的关键问题之一。
本文要紧针对屏边倮姑水电站站用电源备自投进行研究和设计,以提高此电站供电的靠得住性。
要紧内容安排如下:
第二章讲述备自投的分类、大体动作原那么、工作原理,大体功能和投入方式,并论述备自投利历时注意的问题。
第三章结合倮姑水电站的实际电网情形,分析、设计站用电源备自投系统。
要紧有备自投系统设计方案的提出、操纵流程图的设计、三相缺相检测设计和选型,和操纵模块的设计,操纵模块设计包括:
PLC主电路图、I/O分派表、PLC接线图、梯形图和程序和PLC的选型。
备自投在运行中存在的要紧问题等。
第二章备自投概述
备自投装置简介
电力系统中,因故障或其他缘故工作电源断开后,将备用电源、备用设备或其他电源自动迅速地投入工作,让用电系统能尽快恢复供电的自动装置,简称备自投装置(BZT装置,英文缩写为ATS)。
备自投装置由于自身接线较简单、有效经济和自投成功率较高等因素,因此在电力系统中应用普遍。
在变电站中,变电站的分段母线能够由彼此无联系的线路或变压器供电。
在发电站中,备自投用于投入站用电备用变压器、备用线路及重要机械的电动机的自动投入中。
利用备自投,在主电源失电后,能够转由备用电源供电,从头恢复供电。
备自投能够有效的提高供电系统的靠得住性,而且本身的原理简单,费用较低,易于保护,因此在变电站和发电站及配电网络中取得了普遍的应用。
这是提高对用电客户不中断供电的经济有效的重要方法之一。
备自投的工作原理
备自投装置普遍用于供电系统中。
其接线方式要紧有三种:
母线分段断路器自动投入;桥断路器自动投入;线路备用自动投入。
备自投不仅能够用于发电站内部,还能够实现较远距离的两个电站之间的备自投。
备自投装置须校验备用电源和备用设备投入是过负荷的情形和电动机自启动情形,比如过负荷超过许诺限度,或不能保障电动机自启动时,应有自动投入装置动作于自动减负荷。
常规的备自投原理是:
依照运行线路的接线方式来确信好装置动作时的逻辑,设定特定的工作程序,即备自投装置检测进线和母线的各项模拟量和断路器的开关量,当工作电源显现故障时装置切断故障线路并将备用电源投入运行。
备自投的大体功能
当电源发生故障时启用快速切换装置,即在用电母线失去电源供电后的电压衰减动态进程中,寻觅适合的机会将备用电源投上去,以保证电力系统正常运行;固然,在正常情形下,还要实现供电电源和备用电源的快速切换。
在供电电源电源故障时,是单向切换操作的,只能由供电源向备用电源切换;而正常情形下是双向操作的,既可以由供电源切换到备用电源,也能够由备用电源切换到供电源。
备自投能够有效提高供电系统的靠得住性,而且可使环网系统开环运行,变压器也可解列运行,从而简化继电爱惜。
在发电站中,若是采纳变压器裂解运行或环网开环运行,能有效减小故障短路电流,提高供电母线残余电压,对爱惜电气设备,提高供电稳固性有庞大意义。
由于其本身实现原理简单,安装、保护费用较低,因此在发电站和变电站及配电网中取得普遍应用。
但是,当启用备自投时,往往由于电力系统运行中发生了永久性故障、工作人员误操作或是一二次设备误动等情形造成。
在此情形下,备自投假设不能靠得住动作,必将致使停电事故及停电范围的扩大,供电靠得住性降低。
因此,在备自投设计和逻辑编程中,应设计足够的启动量,完善检查量,以提高靠得住性,并适当简化闭锁量,降低启动量整定值,一提高灵敏度。
在一味追求灵敏度及靠得住动作时,也应考虑避免装置误动。
在整定计算时尽可能弥补。
为避免系统在非永久性故障备自投装置的误动,在整按时刻上,能够在许诺的范围内适当延长。
尽管备自投能够有效提高供电系统的稳固性,但如果是设计安装不妥,将致使严峻后果,轻者备自投投入不成功,断电设备不能稳固运行,严峻者还将致使备用电源电网一路崩溃,造成严峻后果和经济损失。
备自投的投入方式
备自投装置课有效提高供电系统靠得住性,对提高多电源供电的靠得住性,保证发电站站用电源靠得住性及持续供电有重要作用。
在发电站中,为了提高站用电的靠得住性,一样采纳环网供电或两台变压器并联运行的供电方式。
备自投是电网中的重要装置,其动作原理较复杂,方式较多。
要紧有以下几种:
(1)低压母联备自投
如图所示,备自投操纵的开关关联的是变压器低压侧的母线。
母线A、B彼此为备用,即当母线A失电压时,通过备自投动作自动将B投入电网利用。
也就相当于母线A所带负荷全数转移到B母线上,母线B为母线A的备用。
同理可得,母线A也是母线B的备用。
另外,低压母联备自投将负荷均分。
假设母线A失压,备自投开关一、2都动作后,母线B提供母线A电源,而母线C再也不由原变压器供电,而是通过备自投开关2在母线D处取得电源,尔后,原先带母线B、C的变压器改成带母线A、B,原先带母线D的变压器改成带母线C、D,使负荷在两变压器之间实现了均分。
(2)高压母联备自投
如图所示其原理和低压母联备自投类似,与低压母联备自投不同的是其关联的母线是变压器高压母线。
(3)
线路备自投
线路备自投关联的是两条线路,如图所示,线路b作为线路a的备用,即当线路a因故障或其他缘故断开后,母线A失电,线路备自投动作,自动使线路b给母线供电。
2.5备自投的操作要求
备用电源自动投入装置是保障电力系统平安运行和不中断供电的重要技术手腕,也是电力用户和电力系统的最后一道平安屏障与依托。
依照《继电爱惜和平安自动装置技术规程》的相关规定自动投入装置应符合以下要求:
(1)发电站备用电源应快速切换,其余情形均应保证工作电源断开后投入备用电源。
(2)正常工作电压消失,除有闭锁信号,不然备自投均应动作。
(3)在检修之类切除工作电源时,备自投不需要投入,需手动跳开闭锁。
(4)因BZT的备用对象故障,爱惜动作时应闭锁BZT。
(5)备自投只能动作一次。
(6)应考虑全站的电源散布情形,为避免BZT动作造成非同期合闸等故障,应在BZT装置动作时切除相关小电源。
(7)当自动投入装置动作时,若是备用电源投入故障,应有爱惜加速跳闸。
(8)BZT动作前可检查备用电源是不是有电压。
第三章对倮姑水电站站用电源备自投的研究与设计
倮姑水电站简介
倮姑电站位于屏边县湾潭乡红河流域一级支流南溪河上,距县城59千米占地18813平方米。
发源于蒙自市芷村水库下游。
按五级梯级电站计划,属径流式水电站,于2001年12月动工,至2003年3月完工投产。
电站属于引水式径流电站,引水隧洞长米,压力管道全长米,内径米,支管内径米,电站设计水头为403米,最大水头413米,最小水头为400米,设计流量为立方米/秒,设计连年平均发电量6883万千瓦时,年利用5925小时,保证出力8020千瓦,高程720米。
电站由两台机端电压,容量6500KW冲击式机组,经一台两圈变压器升压至110KV;机组屏每台两面,两台机组共四面;主变压器一面;110线路及厂变两面;公用部份一面,电度表一面,采纳单网络双机版,后台共三台,通过互换机数据共享。
倮姑电站有三回出线即110KV岔倮线,110KV冲倮线,110KV倮屏线。
且在冲庄、倮姑、岔河三电站中,倮姑电站处于中间枢纽地位。
冲庄、岔河电站的电能通过110KV线路送到倮姑电站汇流到110KV母线后,在通过110KV倮屏线送到屏边110KV零开变电站完成电能输送并入电网运行。
主接线图如下图所示
图
倮姑水电站站用备自投现状分析
由图可知:
发电站共有两台6500KW机组负责发电,发电后并网入母线,并网后由20000KVA的主变负责升压后再与岔倮线和冲倮线并入110KV母线中,最后由倮屏线输送到屏边用电区域。
如图中所示,电站站用电源要紧由两台发电机组和一条外来电源提供,正常情形下两发电机组别离对部份站用负载供电,同时外来进线电源作为明备用,当发电机组失电后由此线路负责供电。
因此,倮姑电站站用电源共有三条,且两条正常供电,互为暗备用,外来进线作为明备用。
但电站的备用电源投入时都需手动操作,未采取任何自动投入装置,因此,为了提高倮姑水电站供电的靠得住性,本设计将基于PLC自行设计一套站用电源备自投装置,用以知足站用电需要、供电靠得住性及自动操纵的要求。
设计要点即为采纳三菱公司生产的可编程操纵器(PLC)将个三个站用电源通过合理设计使其实现自动投入功能,知足供电靠得住性并解决电站站用备自投空缺问题。
3.3备自投方案的提出
依照倮姑水电站的电气接线图和备自投的实际情形,供电系统方案如以下图所示,该方案为三电源进线备自投供电方案。
设计思路
传统的站用电源备自投装置大多采纳各类继电器、开关、接触器及触电设计,按特定的逻辑关系来实现其转换和操纵功能。
其特点是:
结构过于复杂,安装和维修不便,工作量大,平安性太差,逻辑关系既定后更改困难。
采纳可编程智能操纵器(PLC)解决这种问题有其独特的优势,在电气操纵方面具有广漠的应用前景和庞大的市场潜力。
专门在中小型水电站操纵中有其独特的优势:
其体积较小,集成度高,运用软件编程来代替传统接线及逻辑,同时具有数字化运算,数据处置和数据通信功能。
设计采纳PLC对三电源的自动切换进行操纵,用PLC操纵来代替逻辑操纵电路。
要紧采取的技术方案是:
(1)运用三相缺相检测信号器对进线的三路电源进行检测,并将检测结果作为PLC的输入信号,从而操纵PLC的输入。
(2)对电路设计有短路、过载爱惜和失压爱惜功能,能自动进行三相电路的缺相检测、三相电流显示。
在三路进线中当任意一路电源发生故障时能自动投入另一路电源对负载进行供电,并发出警报。
当故障电源恢复正常后,能进行反切换,自行恢复,并显示。
(3)选择适合的可编程操纵器,设计PLC的程序及相关内容,实现操纵功能。
该操纵系统能独立自动完成操纵功能,具有功能完备、靠得住性高、电路结构简单、接线交容易、制造本钱较低等优势。
操纵流程图如下图.1所示:
3...1操纵流程图
3.4系统设计及选型
要紧包括进线电源三相缺相检测回路设计及选型和PLC主电路、I/O分派表、主接线图、程序的设计,和PLC的选型。
3.4.1进线电源三相缺相检测设计
众多的用电系统,常因超负荷供电、维修人员粗心、供电设备故障、电线老化、自然灾害、以为破坏等缘故,致使电压突然升高、缺相/断相等,严峻阻碍供电系统稳固性,使很多电气设备被烧坏,同时也因无法及时恢复供电,给国民经济带来庞大损失。
在备自投中一样存在此类问题,因各类缘故致使备自投的拒动也有很多。
因此,需设计三相电源的缺相检测。
3.4.1.1三相电源的缺相检测回路的设计
在此设计中,别离对每条进线的三相电源进行检测,设计思路如下:
在进线的3条三相电源主回路中,各相别离连接一个中间继电器,别离为KA1—KA9并与零线组成单相检测回路,别离检测各路进线是不是缺相,以进线U2为例,其检测的三个中间继电器别离为KA4、KA五、KA6,在此期间三相电源任意一相电源缺相,其相应的继电器将断开,同时将此继电器的动作信号传入PLC作为备自投动作的输入条件,同理,进线电源U1的检测回路动作原理也如此。
设计缺相检测采样回路如以下图.1所示:
图.1缺相检测采样回路
3.4.2PLC操纵模块的设计
本文设计的是站用电源备自投装置,其自动选择投入功能可由小型可编程操纵器(PLC)来实现,例如,日本三菱公司的FX2N系列,FX2N系列是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。
具有高速处置及可扩展大量知足单个需要的特殊功能模块等特点,为工厂自动化应用提供最大的灵活性和操纵能力。
3.4.2.1电气原理接线图的设计
依照备自投要求,需要对三路进线电源进行操纵,电气原理接线路图如以下图.1所示:
图电气原理接线图
主回路中输入供电电源有三路U一、U2和U3,其输出负载有两路,负载W1和负载W2.电源U1通过交流接触器KM1主触点的闭合操纵其通断,以提供负载W1;电源U2通过交流接触器KM2主触点的闭合操纵其通断,以提供负载W2;电源U3通过交流接触器KM3主触点的闭合操纵其通断,作为备用电源。
同时,进线电源U1和进线电源U2通过交流接触器KM4连接,当任意一进线故障时自动闭合KM4的主触点,从而将故障回路的负载自动切换到正常电源中,由正常的供电电源继续对故障相进行供电,以提高供电靠得住性。
外来电
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 PLC 用电 装置 设计