斷路器二次回路中PLC的應用

1 引言
目前，在工廠供電系統中，對高壓斷路器的控制、保護和信號回路多采用傳統的繼電器開關量控制方式，存在著元件多，接線繁瑣，運行維護工作量大，故障多，控制自動化程度低，可靠性差等諸多問題。而PLC作為繼電器控制的替代產品，具有可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、維護方便、適應環境好等等優點，利用PLC對斷路器二次回路進行控制無疑是較好的選擇。

2 斷路器操作與二次回路
2.1 斷路器控制、保護和信號回路(簡稱二次回路接線)
斷路器控制、保護和信號回路電路接線如圖1[1]所示。QF為斷路器，TA為電流互感器，KA為電流繼電器(GL-15、25型)，KM為中間繼電器，WC為控制小母線，WS為信號小母線，WAS為事故信號小母線，SA為控制開關，SB為按鈕，RD為紅色指示燈，GN為綠色指示燈，YO為合閘線圈，YR為跳閘線圈，SQ1、SQ2為儲能位置開關，M為儲能電機。
2.2 斷路器控制、保護和信號回路基本要求
圖1為采用CT7型彈簧操作機構的斷路器控制、保護和信號回路，SA可采用LW2或LW5型萬能轉換開關，其控制的基本要求如下:

圖1 斷路器控制、保護和信號回路原理圖
(1) 只有當儲能電機儲能完成，才能進行合閘操作。
(2) QF正常工作時，應是紅燈亮，綠燈滅，并分別起到監視跳閘和合閘回路的完好性。
(3) 當過電流保護裝置檢測到過電流信號時，應立即啟動跳閘裝置跳閘。
2.3 控制電路工作原理
圖1中，SA為LW2或LW5型轉換開關，它們的觸點有合閘、合閘后、分閘、分閘后四個位置。SA的3-4觸點只在合閘時接通，合閘后斷開;SA的1-2觸點只在分閘時接通，分閘后斷開;SA的9-10觸點在合閘和合閘后均接通。SQ1和SQ2是彈簧儲能電機的位置開關，未儲能時處于初始狀態。
需要合閘操作時，須先進行彈簧儲能:按下SB按鈕，儲能電機M通電運轉，使合閘彈簧儲能，完畢后，SQ2常閉觸點斷開，SQ1常開觸點閉合，為合閘作準備。
合閘時，將SA扳向合閘(ON)位置，其3-4觸點接通，合閘線圈YO通過較大電流，操作機構使QF斷路器合閘，其輔助觸點使YO線圈失電，并使RD紅燈點亮。
分閘時，將SA扳向分閘(OFF)位置，其1-2觸點接通，分閘線圈YR通過較大電流，操作機構使QF斷路器分閘，其輔助觸點使YR線圈失電，并使GN綠燈點亮。
當一次電路發生短路時，KM1或KM2線圈得電，其常開觸點閉合，也使YR通過較大電流而讓QF斷路器跳閘，隨后QF的3-4觸點斷開，RD滅，并使YR失電。由于QF是自動跳閘，SA仍在合閘位置，SA9-10觸點閉合，發出事故信號，通知值班員將SA扳向分閘位置，并使事故信號解除。

3 斷路器操作PLC控制系統
3.1 PLC電氣原理設計
斷路器控制、保護和信號回路的PLC的I/O點分配如圖2所示。PLC采用FX2N-32MR型，共須用7個輸入點，6個輸出點。標注情況如圖2所示。SA為普通的手動轉換開關，H為事故報警信號。

圖2 PLC控制系統I/O接線圖
3.2 PLC的程序狀態轉移圖
由于該控制電路為順序控制電路，所以根據其基本控制要求，并對照PLC的輸入輸出接線圖，即可繪出PLC控制的程序狀態轉移圖如圖3[2]所示。

圖3 PLC控制程序狀態轉移圖
3.3 PLC控制的梯形圖
PLC控制的梯形圖如圖4所示:

圖4 PLC控制梯形圖
需要合閘操作時，須先進行彈簧儲能:按下SB按鈕，X4=1，使Y3=Y4=1，GN綠燈亮，儲能電機M通電運轉，使合閘彈簧儲能，為合閘作準備，完畢后，SQ1 和SQ2常開觸點閉合，Y3=0，電機M停轉，由于仍在分閘位置，所以GN燈應保持亮。
合閘時，將SA扳向合閘位置，其常開觸點接通，X1=1，使Y1=Y4=1，合閘線圈YO通過較大電流，操作機構使QF斷路器合閘，合閘后，QF的常開輔助觸點使Y5=1，RD紅燈點亮。
分閘時，將SA扳向分閘位置，其常開觸點斷開，X1=0，X3=1，使Y2=Y5=1，分閘線圈YR通過較大電流，操作機構使QF斷路器分閘，分閘未完成，RD紅燈仍亮，分閘后GN綠燈點亮。
當一次電路發生短路時，KM1或KM2線圈得電，其常開觸點閉合，X6=X7=1，使Y2=Y6=1，也使YR通過較大電流而讓QF斷路器跳閘，由于QF是事故跳閘，應發出事故信號，通知值班員將SA扳向分閘位置，并使事故信號解除。

4 結束語
斷路器控制、保護和信號回路采用PLC控制，與繼電控制相比，可靠性高、調試方便，具有良好的應用前景，值得推廣應用。