摘要:供电控制系统由1#、2#进线柜、联络柜及1台油机发电机组成的控制系统方案，由于客户要求在无值班人员的情况下，也可自动操作，避免一些人为的疏忽而停电。方案采用自投自复、自投不自复、停和手动控制4种选择模式。利用SIEMENS可编程控制器、空气断路器、控制继电器组成的低压配电柜自动控制系统，实现了供电的自动化，提高了配电系统的稳定性，确保设备的安全运行。
关键词: PLC、空气断路器、转换开关、故障分析、自动控制系统
以北京信息技术控制中心项目工程泵站此项工程为例，此套工程是一套共计9台的MNS2.0低压配电柜，其要求对供电的可靠性，连续性都较高，发生断电情况时或巧遇到大雨或暴雨的情况下会发生财产和生命安全的危险。在这个重要的用电场合，有许多重要的用电设备，对电要求比较高，通常要求24小时不间断通电，当发生故障断电情况时，整个配电系统会发生混乱和损失。而配电系统的情况比较复杂，因此提高整个配电系统的自动化水平，保证运行可靠性极为重要。本文就结合上述的具体情况选用ABB的E系列空气断路器及利用SIEMENS可编程控制器PLC自动控制给出一个较好的方案。
1.低压母线为单母线分段,带母联；进线及母联采用电气闭锁,互锁逻辑见图表。(发电机供电时应确保电气闭锁功能有效)两路低压进线开关QF1、QF2与联络开关QF3设电气闭锁,进线开关(含发电机进线QF4)设按钮锁,保证三个开关只能同时闭合两个；两路进线QF1、QF2及母联QF3具有手动投、自投自复、自投不自复功能(采用分励脱扣,上口相电压低于60%额定值、相序不正确或缺相时,延时5.5s脱扣)。 进线开关及母联开关均采用手动操作。发电机进线QF2与进线QF1采用机械闭锁，发电机进线QF4与进线QF1、QF2采用电气闭锁。发电机进线QF4合闸后QF1、QF2均不能合闸。QF1、QF2上口均无电压并且均断开时，方能手动合发电机进线开关QF4。操作程序：(1)正常时，两路进线QF1、QF2闭合,母联QF3断开。
(2)任一变压器故障时，手动断开故障变压器进出线开关，判断故障原因，允许情况下手动闭合母联开关QF3。
(3)当两路外电低压进线QF1、QF2上口均无电压时，手动断开QF1、QF2，然后手动合发电机进线开关QF2及母联开关QF3。
(4)任一路外电低压恢复时，手动断开发电机进线QF2，再手动合带压进线开关QF1或QF2。
(5)当两路外电低压均恢复时，手动断开发电机进线QF4，再手动断开母联开关，最后合进线开关QF1、QF2.
2.AC380/220V电源接地系统为TN-S。配电柜落地安装，变压器低压母线电侧进线，出线电缆下出线。
3.配电柜采用抽屉柜,柜型MNS2.0，塑壳断路器配外操手柄,并配分、合闸指示灯。
4.图示仪表及变压器巡检控制器均须配RS485接口，接入泵站计算机监控系统,系统功能：可远程采集电压、电流、功率、变压器温度、分合闸状态等。
5.低压侧新装380/220V三相电子式智能远程费控电光子表10(100)A一具（非居民）。
6. 当柴油发电机组供电时,电光子表会出现重复计费问题,甲方已认可。
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以上是客户在图纸上标注的要求说明，由说明看出本套控制系统可用于医院、发电厂、银行化工、冶金、宾馆、机场、高层建筑、军事设施等重要场所的供电设备要求具有较高的可靠性,为尽快恢复供电以保证供电的可靠性及连续性,从而保证人身及财产安全。低压断路器(曾称自动开关)是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。低压断路器可以手动直接操作和电动操作，也可以远方遥控操作。低压断路器的分类方式很多，按使用类别分，有选择型(保护装置参数可调)和非选择型(保护装置参数不可调)；按灭弧介质分，有空气式和真空式(目前国产多为空气式)；按操作方式分，有手动操作、电动操作和弹簧储能机械操作；按安装方式分，有固定式和抽屉式。本PLC供电自动控制系统设备由1#，2#两台变压器及1台油机发电机组成，要对供电设备进线控制就必需选择国际著名品牌—ABB公司的E1B1250 R1250 PR121/P-LSI 3P抽出式(3只)，E1B1250 R1250 PR121/P-LSI 4P(1只)。控制继电器用于三相电源，相位故障检测、相位顺序、过压与欠压检测，从而检测正常的工作电压输入。
自动控制系统的方案设计要求，低压配电柜自动控制系统设备根据要求为两进线一母联的工作方式，平时两台变压器分列运行，当任一台变压器失电，联络空气断路器合闸，另一台变压器供应全部用电设备用电；2台变压器进线同时时断电时，发电机供应全部用电设备用电。
自动控制系统回路方案设计：
根据低压配电柜自动控制系统特点要求,控制方式要求分“手动操作”和“自动操作”两种方式,通过转换开关SA来选择工作方式。
其中自动方式，我们放弃传统的中间继电器作电气联锁的控制方法，普通的继电器控制已无法满足如此复杂的要求，因此我决定采用西门子PLC可编程控制器实现以上功能。为了控制成本，我没有采用昂贵的S7-200可编程控制器，而是采用LOGO！230 RC可编程控制器用来简化智能解决方案的电气连线。逻辑控制器的功能便于实现。它具有出色的灵活性和性能，可以帮助用户节省大量时间和成本。该产品具有四个功能键，可以在电路程序中通过编程的方式设置为输入，具有四个光标键、一个ESC键和一个OK键，同样也可以在电路程序中进行设置，用于LOGO上的导航，同时可以灵活扩展的特点，无需任何设备都能现场场调试，检修方便等特点，因此我们根据需要增加了LOGO!DM8 230R模块,以满足多个信号输入检测和输出的要求。(本系统共要求10个信号输入点，6个信号输出点，而且LOGO本体只带8个输入点，4个输出点。)
自动控制系统要求可以方便的实现两种操作方式：
“手动操作”即现场电气柜上的按钮进行操作。
“自动操作”指由于2个变压器进线及发电进线是否失压,或者故障等外部原因引起,通过PLC直接输出合闸框架开关等操作。
结合自动控制系统二次接线图，根据MT系列框架开关自身的分合闸要求,我们在系统要求自动操作的时候,将框架开关分合闸要求的信号输入至PLC, 系统要求的检测信号有： 1#进线电源失压信号，2#进线电源失压信号，1#进线故障信号，2#进线故障信号，联络故障信号，1#进线分闸信号， 2#进线分闸信号，联络分闸信号， PLC会根据我们的设定要求条件，去作出智能的判断,若能满足要求,则发出合闸信号,控制框架开关的合闸,同时也能输出其他信号实现远方监控。
7、总结
低压配电柜自动控制系统能够针对双进线回电源的失压、故障、分闸和合闸进行检测，且能准确地实现两路进线并列运行和失压切换，在电力负荷越来越重，人们对配电系统的要求不断提高的今天，这种三合二进线回路必将得到广泛应用。配电系统具有较强的实时性，能满足工业企业以及民用一级负荷场所的需要，该套低压配电柜自动控制系统自投入运行以来，工作稳定可靠，能实现不间断供电，达到预期的目的。
论文作者:江永亮
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/27
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