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)oftheCollegeUndergraduateStationbasedonPLCpowersupplydesignofautomaticbustransferequipmentDepartment:CollegeofLifeScienceandTechnologyMajor:ElectricalengineeringandautomationGrade:Student’sName:StudentNo.:Tutor:May,2013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成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，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）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文（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）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。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）红河学院本科毕业论文(设计)摘要随着国民经济的增长的需要，我国电网覆盖面积日益扩大，于此同时，对供电系统的稳定性要求也日益提高，备自投作为提高稳定性的自动投入装置已成为研究的重要课题。针对此类问题，本设计采用智能可编程控制器（PLC）来解决。该文以屏边倮姑水电站为例进行设计，主要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、意义即在设计过程中遇到的问题和解决方法与措施。该文详细介绍了针对倮姑水电站站用电源备自投的总体实现方案设计，重点是缺相检测和运用PLC解决交流继电器的逻辑控制设计。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，根据继电器控制要求设计PLC的控制模块。设计主要成果有三相电源缺相检测回路及设备选取，控制模块中有主电路图设计、I/O分配表、PLC控制接线图、梯形图及程序及PLC的选型。本文设计备自投系统性能良好、实现自动控制要求、动作灵活、操作方便、故障率较低、维护简单方便，实时解决了倮姑水电站站用电源备自投空缺问题，并满足了控制稳定性要求。关键词：可编程控制器（PLC）；备自投；自动控制红河学院本科毕业论文（设计）ABSTRACTSummarywiththegrowthneedsofthenationaleconomy,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红河学院本科毕业论文（设计）目录第一章绪论21.1课题研究的目的和意义21.2备自投的研究现状21.3本设计主要内容3第二章备自投概述52.1备自投装置简介52.2备自投的工作原理52.3备自投的基本功能62.4备自投的投入方式62．5备自投的操作要求8第三章对倮姑水电站站用电源备自投的研究与设计93.1倮姑水电站简介93.2倮姑水电站站用备自投现状分析103.3备自投方案的提出113.3.1设计思路113.4系统设计及选型133.4.1进线电源三相缺相检测设计133.4.1.1三相电源的缺相检测回路的设计133.4.2PLC控制模块的设计143.4.2.1电气原理接线图的设计143.4.3PLCI/O分配表15红河学院本科毕业论文(设计)3.4.4Plc的选型153.4.5PLC接线图163.4.6PLC梯形图设计173.4.7PLC程序设计19第四章小结21参考文献22致谢23红河学院本科毕业论文（设计）2第一章绪论1.1课题研究的目的和意在经济社会和科学技术飞速发展的今天，电力俨然已经成为社会发展和人民生活中不可或缺的重要组成部分，工业用电和居民生活用电不断攀升，从而用户对供电质量和供电的可靠性要求也越来越高，尤其是部分重要用电单位，如工厂、医院、机场、以及发电站站用电等。它们具有用电量大、要求严格、自动化水平高等特点。在其用电过程中如果发生突然停电即便是很短的时间，也会使整个生产线停滞，如果不能在短时间内恢复，将会给企业造成巨大的经济损失，，会给人民生活带来极大的不便，使国民经济蒙受巨大的损失，影响国家经济的发展。例如，2003年8月，在北美东部所发生的特大停电事故之中，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61.8GW，受影响的人口约5000万人，经济损失接近300亿美元。由此可知，在停电的瞬间迅速恢复正常供电是十分必要的，也是刻不容缓的。因此，电力系统运行中发生故障时，采取相应的措施十分必要，对于供电可靠性的提高具有极大的意义。我国是一个能源消耗大国，用电量巨大，保证供电的可靠性就显得尤其重要，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发展紧密相关，是社会经济发展的基础与保证。因此，对供电可靠性的研究就显得尤为重要，现在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，其供电可靠性直接关系整个供电系统，为了确保供电系统的可靠性，不管在何种运行方式下都必须保证足够的站用电源，同时为了不造成运行的复杂化，减小反应时间并加快反应速度就必须采用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实用价值。1.2备自投的研究现状随着微机技术的日益发展与完善，备自投技术正向网络化、自动化、智能化、测量、保护、控制和数据通讯一体化的趋势发展。备自投作为电力系红河学院本科毕业论文（设计）3统中的安全自动装置，它的发展经过了电磁式、整流型、晶体管、集成电路发展和微机型等几个阶段。从20世纪70年代末开始，国外已经出现了自动控制、电力系统保护等方面的有关研究和试验工作。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主要有以下三种：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主要运用微机型备自投。基于PLC或其他控制方式控制的备自投主要用于中小型系统，其主要是将装置的各种大量的输入、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，利用软件设计出保护的自动装置逻辑图，利用可编程控制器代替实际的开关和其他设备，在事故是自动判断并投入使用。而且以其运行的可靠性和稳定性、很高的性价比受到很多电站的青睐，在低压配电系统中得到广泛的应用。随着经济的发展，现代电网的改造，电力系统的规模也逐渐扩大，结构越来越复杂，性能要求越来越高，备自投装置的逻辑关系因电网结构的变化而改变。传统的备用电源自动投入装置已经很难满足用户要求，因为传统的备自投一般是靠继电器的逻辑控制来完成，普遍采用慢速切换方式，存在切换时间长、冲击电流大、可能扩大事故等缺点。为保证发电机组的正常、安全稳定运行，提高供电可靠性，利用PLC所具有的高可靠性、抗干扰能力强、可实现结构的模块化、检修方便、易于改造等诸多优点来实现电站的备自投功能。运用PLC实现的备自投功能，改变了控制方式，提高了控制速度，在软件控制和扩展方面有了较大提高。采用软件编程代替传统硬件接线，在控制逻辑改变后只需重新设计软件编程，而不必改变硬件接线。1.3本设计主要内容随着社会经济的飞速发展，现代电力技术行业不断发展，电网规模逐渐扩大，这就对供电系统的连续性和可靠性有更高的要求。为了适应这一需求，保障正常供电，需要安装各种自动装置以保障电力系统可靠、安全、稳定运行，备用电源自动投入装置（备自投）的可靠与否就是其中的关键问题之一。本文红河学院本科毕业论文（设计）4主要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可靠性。主要内容安排如下：第二章讲述备自投的分类、基本动作原则、工作原理，基本功能以及投入方式，并阐述备自投使用时注意的问题。第三章结合倮姑水电站的实际电网情况，分析、设计站用电源备自投系统。主要有备自投系统设计方案的提出、控制流程图的设计、三相缺相检测设计和选型，以及控制模块的设计，控制模块设计包括：PLC主电路图、I/O分配表、PLC接线图、梯形图和程序以及