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【摘 要】我国几乎每个水电站都应用了厂用电自动切换控制系统，该系统具有自动系统的功能，尤其是对后备电源，但是这种系统运行可靠性以及其他方面都难以保证，因此相关人员加入了PLC，以提高其运行的可靠性。本文主要以莲花水电站为例，具体的介绍了其水电站PLC厂用电自动切换控制系统的设计要点与应用效果，希望能够为该系统设计人员提供借鉴。
【关键词】水电站；PLC；厂用电自动切换控制系统；设计；应用
将PLC加入到厂用电自动切换控制系统中，既提高了运行的可靠性，其自动化水平也有效的提高，最重要的是其使用性效果非常好，除此之外，该系统结构非常简单，容易操作，这也是其可靠性提高的重要原因，再加之，该系统维护能力比较强，即使出现了差错，也能够通过程序的改变，对其进行维护，而不需要改变硬件系统，因此这种系统的设计具有非常大的推广价值。
1.水电站PLC厂用电自动切换控制系统的设计
我国某些水电设备已经呈现出老化的态势，因此需要对其进行系统的设计与改造，否则会影响系水电站的安全运行，在系统设计中，PLC是设计应用的重点，将其应用在自动化切换系统中，能够大大提高水电站的安全运行效果，而且因为PLC的特性，其维护能力也比较强，本文主要以莲花站水电站为例来具体的介绍一些对该系统的设计。
1.1水电站概况
莲花发电厂10.5kv厂用电系统自动切换为主线，莲花发电厂10.5kv厂用电分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，其中Ⅰ、Ⅱ段分别通过电缆接至高压厂用变压器低压侧，且Ⅰ、Ⅱ段互为备用，Ⅲ段接至地方电网莲花变电所，Ⅲ段作为Ⅰ、Ⅱ段的后备电源厂用电系统自动切换。
1.2设计要点
针对莲花水电站的具体情况应该要对其PLC厂用电自动切换控制系统进行设计，其设计要点如下：
1.2.1系统软硬件的设计
首先要选择合适的PLC型号，一般情况下选择FXON-40MR-D型号即可，因为这个型号的可编程控制器属于小型结构，而且其输入利用的是光电隔离技术；输出利用是继电器，这种输入与输出方式，有很大的优势，其中最重要的优势就是抗干扰能力与其他方式相比很强，另外，这种型号PLC具有LED指示的功能，这种功能的运用，能够快速的查找与设备故障；其次，选择好型号之后，就要从硬件设施开始设计，绘制硬件接线图以及相关的逻辑框图，之后开始编程，在绘制相关图形时，一般设计人员会使用原水电站逻辑框图，之后再对其进行简单处理，这种方式最大的弊端就是设计人员需要对原水电站使用的自动切换装置非常熟悉与了解，对其动作逻辑掌握清楚，否则非常容易出现寄生回路，影响设计效果。而采用PLC编程的方式，出现寄生回路的情况就比较小，只要根据已经设计好的切换方式进行切换即可；最后，设计结束之后，要进行实际的检验，根据莲花站水电站的具体情况，利用PC机将设计人员设计的程序输入到PLC中，之后将利用相关设备进行调试，如果调试结果符合水电站现场的实际要求，就设计符合要求，可以对其进行安装。
在安装的过程中，安装人员要十分了解厂用电的运行模式，而且编制程序要与实际相符，主要注意的是，要对通电联进行验证，并对验证结果进行分析，如果符合要求之后，还要对设计回路进行检查，检查的主要目的就是为了降低调试的工作量，同时也能够降低电气切换出现差错的概率。通过这几方面工作的准备，设计出来的系统在安装结束之后就可以马山投入使用，而且其实用化水平也会非常高。
1.2.2抗干扰措施的设计
选择FXON-40MR-D型号的可编程控制器的主要目的就是其抗干扰能力比较强，但是因为各种因素的综合影响，不可能不会产生干扰，为了降低这种干扰能力，提高PLC的可靠性，需要对其进行优化设计。一般情况下，在设计过程中，主要就是PLC供电方式的选择，如果是220V直流电源来供电，就会降低干扰的概率。之后选择电源模块，针对莲花水电站的具体情况，选择的是DC24V供电模块，与此同时将开关电源方式选择好，实践证明这种设计方式，非常有效而且可靠。除了上述设备达到要求之外，控制电缆也要符合要求，一般情况下，使用的电缆是屏蔽电缆，并且保证电缆屏蔽层能够可靠接地。
1.2.3输出继电器选型
PLC输出模块内的小型继电器的接点容量较小。其输出性能指标是：负载交流电压240V时为80VA；负载直流电压30V时为100W。因此，不能直接用于发电厂的DC220V控制回路中，必须用PLC驱动外部继电器，用外部继电器的接点驱动DC220V的负载。在调试时发现PLC输出直接带DC220V的ST2-2A2B继电器不行，故改用DC24V的ST2-2A2B型中间继电器。
2.水电站PLC厂用电自动切换控制系统的应用
2.1厂变微机保护在电流互感器大变比下的测量精度问题
由于厂变10kV侧电流互感器变比为5000A/5A，太大，厂变过流保护二次电流整定仅为0.14 A，因此要求RCS-9621AⅡ保护装置满足此测量精度要求。若选RCS-9621AⅡ保护装置的额定电流为5A，其整定值范围为0.5A～100A，不能满足现场要求。在现场不更换电流互感器、不加装电流互感器的情况下，为避免存在保护死区及提高保护的灵敏度等问题，采用了额定电流1A的装置，其整定值范围为0.1A～20A，只要满足故障时装置二次电流不大于20A即可安全运行，在现场采用新型高压限流熔断器负荷开关时可以满足此条件。同时，将厂变低压侧中性线的电流互感器变比适当增大，由300A/5A更换为600A/5A。由于RCS-9621AⅡ微机保护装置的抗干扰性能很好，当保护的动作电流整定在很小的电流值情况下，仍能安全可靠地运行。
2.2厂变微机保护与高压限流负荷开关的整定值和操作回路配合问题
莲花水电站1号、2号厂变10.5kV开关的型号为SN4-10G，长期运行导致其运行可靠性降低，同时其遮断容量不满足现场要求。为此，将厂变高压开关更换为凯立FURN-01型高压限流熔断器负荷开关，其熔断器与氧化锌元件配合的电气特性能有效地限制一次短路电流值。电动机操作机构系ABB公司产品，合闸时间需4s。因此，RCS-9621AⅡ控制回路与FURN-01开关操作回路要进行配合，当开关操作把手KK合闸后，经4s负荷开关触头闭合，由FURN-01的辅助接点重动RCS-9621AⅡ中的KKJ，TWJ和HWJ；当开关操作把手KK分闸后，KK接点直接启动KKJ，以确保KKJ和TWJ及保护动作后才能发出保护动作事故信号。将RCS-9621AⅡ出口板TWJ-HBJ的407（1D30）到406（1D29）连线断开，并把出口跳闸接点与其他控制回路分开，以防止两个操作回路之间发生短路。RCS-9621AⅡ的其他控制回路不用，仅用开关本身的电机操作控制回路。
3.结语
综上所述，可知针对水电站的具体情况，对其进行PLC厂用电自动切换控制系统的设计实用价值非常高，其应用效果也非常好，尽管本文是以莲花水电站为例，但是其他水电站完全可以从中总结经验，根据自身水电站自动切换控制系统的要求来选择设计出更加科学合理的系统。 [科]
【参考文献】
[1]许德荣，邓东.飞来峡水利枢纽10kV厂用电PLC备自投试验[J].水电站机电技术，2003（01）.
[2]陈学杰，张军，申日海.MFC—2000—2型厂用电快切装置改造应用与分析[J].太原科技，2006（08）.
[3]褚朝瑞.6kV厂用母线快切装置原理及切换中注意事项[J].商情（财经研究），2008（04）.
【关键词】水电站；PLC；厂用电自动切换控制系统；设计；应用
将PLC加入到厂用电自动切换控制系统中，既提高了运行的可靠性，其自动化水平也有效的提高，最重要的是其使用性效果非常好，除此之外，该系统结构非常简单，容易操作，这也是其可靠性提高的重要原因，再加之，该系统维护能力比较强，即使出现了差错，也能够通过程序的改变，对其进行维护，而不需要改变硬件系统，因此这种系统的设计具有非常大的推广价值。
1.水电站PLC厂用电自动切换控制系统的设计
我国某些水电设备已经呈现出老化的态势，因此需要对其进行系统的设计与改造，否则会影响系水电站的安全运行，在系统设计中，PLC是设计应用的重点，将其应用在自动化切换系统中，能够大大提高水电站的安全运行效果，而且因为PLC的特性，其维护能力也比较强，本文主要以莲花站水电站为例来具体的介绍一些对该系统的设计。
1.1水电站概况
莲花发电厂10.5kv厂用电系统自动切换为主线，莲花发电厂10.5kv厂用电分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，其中Ⅰ、Ⅱ段分别通过电缆接至高压厂用变压器低压侧，且Ⅰ、Ⅱ段互为备用，Ⅲ段接至地方电网莲花变电所，Ⅲ段作为Ⅰ、Ⅱ段的后备电源厂用电系统自动切换。
1.2设计要点
针对莲花水电站的具体情况应该要对其PLC厂用电自动切换控制系统进行设计，其设计要点如下：
1.2.1系统软硬件的设计
首先要选择合适的PLC型号，一般情况下选择FXON-40MR-D型号即可，因为这个型号的可编程控制器属于小型结构，而且其输入利用的是光电隔离技术；输出利用是继电器，这种输入与输出方式，有很大的优势，其中最重要的优势就是抗干扰能力与其他方式相比很强，另外，这种型号PLC具有LED指示的功能，这种功能的运用，能够快速的查找与设备故障；其次，选择好型号之后，就要从硬件设施开始设计，绘制硬件接线图以及相关的逻辑框图，之后开始编程，在绘制相关图形时，一般设计人员会使用原水电站逻辑框图，之后再对其进行简单处理，这种方式最大的弊端就是设计人员需要对原水电站使用的自动切换装置非常熟悉与了解，对其动作逻辑掌握清楚，否则非常容易出现寄生回路，影响设计效果。而采用PLC编程的方式，出现寄生回路的情况就比较小，只要根据已经设计好的切换方式进行切换即可；最后，设计结束之后，要进行实际的检验，根据莲花站水电站的具体情况，利用PC机将设计人员设计的程序输入到PLC中，之后将利用相关设备进行调试，如果调试结果符合水电站现场的实际要求，就设计符合要求，可以对其进行安装。
在安装的过程中，安装人员要十分了解厂用电的运行模式，而且编制程序要与实际相符，主要注意的是，要对通电联进行验证，并对验证结果进行分析，如果符合要求之后，还要对设计回路进行检查，检查的主要目的就是为了降低调试的工作量，同时也能够降低电气切换出现差错的概率。通过这几方面工作的准备，设计出来的系统在安装结束之后就可以马山投入使用，而且其实用化水平也会非常高。
1.2.2抗干扰措施的设计
选择FXON-40MR-D型号的可编程控制器的主要目的就是其抗干扰能力比较强，但是因为各种因素的综合影响，不可能不会产生干扰，为了降低这种干扰能力，提高PLC的可靠性，需要对其进行优化设计。一般情况下，在设计过程中，主要就是PLC供电方式的选择，如果是220V直流电源来供电，就会降低干扰的概率。之后选择电源模块，针对莲花水电站的具体情况，选择的是DC24V供电模块，与此同时将开关电源方式选择好，实践证明这种设计方式，非常有效而且可靠。除了上述设备达到要求之外，控制电缆也要符合要求，一般情况下，使用的电缆是屏蔽电缆，并且保证电缆屏蔽层能够可靠接地。
1.2.3输出继电器选型
PLC输出模块内的小型继电器的接点容量较小。其输出性能指标是：负载交流电压240V时为80VA；负载直流电压30V时为100W。因此，不能直接用于发电厂的DC220V控制回路中，必须用PLC驱动外部继电器，用外部继电器的接点驱动DC220V的负载。在调试时发现PLC输出直接带DC220V的ST2-2A2B继电器不行，故改用DC24V的ST2-2A2B型中间继电器。
2.水电站PLC厂用电自动切换控制系统的应用
2.1厂变微机保护在电流互感器大变比下的测量精度问题
由于厂变10kV侧电流互感器变比为5000A/5A，太大，厂变过流保护二次电流整定仅为0.14 A，因此要求RCS-9621AⅡ保护装置满足此测量精度要求。若选RCS-9621AⅡ保护装置的额定电流为5A，其整定值范围为0.5A～100A，不能满足现场要求。在现场不更换电流互感器、不加装电流互感器的情况下，为避免存在保护死区及提高保护的灵敏度等问题，采用了额定电流1A的装置，其整定值范围为0.1A～20A，只要满足故障时装置二次电流不大于20A即可安全运行，在现场采用新型高压限流熔断器负荷开关时可以满足此条件。同时，将厂变低压侧中性线的电流互感器变比适当增大，由300A/5A更换为600A/5A。由于RCS-9621AⅡ微机保护装置的抗干扰性能很好，当保护的动作电流整定在很小的电流值情况下，仍能安全可靠地运行。
2.2厂变微机保护与高压限流负荷开关的整定值和操作回路配合问题
莲花水电站1号、2号厂变10.5kV开关的型号为SN4-10G，长期运行导致其运行可靠性降低，同时其遮断容量不满足现场要求。为此，将厂变高压开关更换为凯立FURN-01型高压限流熔断器负荷开关，其熔断器与氧化锌元件配合的电气特性能有效地限制一次短路电流值。电动机操作机构系ABB公司产品，合闸时间需4s。因此，RCS-9621AⅡ控制回路与FURN-01开关操作回路要进行配合，当开关操作把手KK合闸后，经4s负荷开关触头闭合，由FURN-01的辅助接点重动RCS-9621AⅡ中的KKJ，TWJ和HWJ；当开关操作把手KK分闸后，KK接点直接启动KKJ，以确保KKJ和TWJ及保护动作后才能发出保护动作事故信号。将RCS-9621AⅡ出口板TWJ-HBJ的407（1D30）到406（1D29）连线断开，并把出口跳闸接点与其他控制回路分开，以防止两个操作回路之间发生短路。RCS-9621AⅡ的其他控制回路不用，仅用开关本身的电机操作控制回路。
3.结语
综上所述，可知针对水电站的具体情况，对其进行PLC厂用电自动切换控制系统的设计实用价值非常高，其应用效果也非常好，尽管本文是以莲花水电站为例，但是其他水电站完全可以从中总结经验，根据自身水电站自动切换控制系统的要求来选择设计出更加科学合理的系统。 [科]
【参考文献】
[1]许德荣，邓东.飞来峡水利枢纽10kV厂用电PLC备自投试验[J].水电站机电技术，2003（01）.
[2]陈学杰，张军，申日海.MFC—2000—2型厂用电快切装置改造应用与分析[J].太原科技，2006（08）.
[3]褚朝瑞.6kV厂用母线快切装置原理及切换中注意事项[J].商情（财经研究），2008（04）.