PLC硬件设计.docx

PLC硬件设计在线路发生故障时，通过设计线路及时判断故障状态是否存在。一旦线路上有故障发生，能准确无误地将型号送入PLC上，PLC通过编程设计对故障类型进行判断，采取相应的保护方式切除故障。对于硬件设计首先要求有一个准确的从线路上得到的采样信号。要求PLC输入一个开关量，该开关量使PLC内部24V电源回路导通。PLC动作切除故障。在这部分设计中最重要的是开关量的获得。从线路上直接得到的是交流电，要变成直流电后，在分别与各段保护整定值作比较，而得到一个开关量输入PLC。比较电路的实际意义在于过流状态不是一种故障状态而是一种非正常状态。保护可行性分析：PLC把从电网采集到的电压电流信号经互感器转化后变为硬件电路所能承受的电流信号，经过滤波送入PLC内部判断，得到结果后发出执行信号，决定断路器是不是动作和是否发出故障信号。PLC的前向通道，为PLC提供了进行判断所需要的各种信号，是PLC所需要的信号来源。而软件部分是根据硬件部分传来的信号选择相应的程序去执行，达到合理，迅速和有选择地动作。另外，为了使线路故障状态可显示出来，本次设计设计了显示电路，使线路的各种状态以指示灯，蜂鸣器等方式方便的显示出来，以给工作人员提示，警告和相应的信息，使他们方便地进行处理。在做设计之前，结合10KV电网的线路首先必须弄清楚以下问题：10KV线路的中性点采用的接法：采用的是中性点非直接接地接法;自动重合闸的类型：采用前加速型重合闸，使用重合闸时，各保护出口直接动作于断路器。对于采样回路，要从线路上采集电流信号。首先，要把它转化为电压信号就必须有电压回路的形成，但由于经过互感器，变流器后得到的只是0～50mA的交流电，因此还必须设计整流，滤波，整定回路。PLC的外围线路可用流程图表示：图7-1硬件电路设计原理图PLC的前向通道有集成电路及一些分立元件构成，包括交流采用，整流，滤波，比较，接口电路。比较回路采用了较宽幅的比较器，要使三段电流在一定范围内可调；对于PLC而言，输入有：I端输入，II段输入，III段输入，预留的零序输入等。其输出有跳闸，信号回路。交流采样部分为电流互感器对交流信号进行采样并起到隔离保护的作用，将高的交流电压转变为低交流电压信号，然后通过整流变成直流信号，再通过滤波将其变成接近恒稳的直流信号。这一直流信号在比较回路中与设定好的整定值进行比较，然后将其信号输入模拟电子开关的控制端，模拟开关的输入输出端与PLC连接。7.1 互感回路部分电流形成是用互感器来实现的，互感器是一次系统和二次系统间的联络元件。根据电磁转换原理从线路上采样转换各电量。用以分别向测量仪表，继电器的线圈和电压线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。10KV线路上通过装设互感器后，把大电，大电压变为标准的小电流小电压，再经过变流器把小电流小电压变为我们所需的电流电压，从而使控制回路得以安全，稳定，可靠地运行。以下将对互感器，变送器分别加以介绍。7.1.1电流互感器结构特点：一次绕组匝数很少，有的电流互感器还没有一次绕组，利用穿过其铁心的一次电路作为一次绕组，而且一次绕组导体相当粗；其二次绕组匝数很多，导体较细。工作时，一次绕组串接在被测的一次电路中，而二次绕组则与仪表，继电器等的电流线圈串连，形成一个闭合回路。由于这些电流线圈的阻抗很小。电流互感器的二次回路分为测量回路和保护回路，电流互感器工作时，其二次回路接近于短路状态。1.电流互感器的主要技术参数的选择（1）额定一次电压，由所在系统的标称电压确定。可以选用高电压等级的电流互感器在低电压等级的系统中使用，如选用10kv的电流互感器在6kv系统中使用。（2）额定一次电流，按照额定电流等级选用。如果一次电流不能按照规定的这些等级选用时，可以根据保护回路和测量回路的变比要求不同时，可采用二次绕组带抽头电流互感器。也可以改变一次抽头的电流互感器，一般分串联和并联接法，可获得倍数变比或半数变比的电流互感器。（3）额定二次电流：有1A和5A两类。对新建发电厂和变电所有条件时，宜选用1A。如有利于互感器安装或扩建工程原有TA为5A时，及某些情况下为降低TA的二次开路电压，额定二次电流可选用5A。一个厂，站内的额定二次电流可同时选用1A和5A。2.电流互感器的二次负荷。电流互感器的二次负荷额定值可根据需要选用2.5、5、7.5、10、15、20、30VA。在某些特殊情况下，也可选用更大的额定值。电流互感器的负荷通常有两部分组成：一部分是所连接的测量仪表或保护装置；另一部分是连接导线。计算电流互感器的负荷时应注意不同接线方式下和故障状态下的阻抗换算系数。3. 保护用电流互感器的选择保护用电流互感器的性能应满足继电保护正确动作的要求，首先应保证在稳态对称短路电流下的误差不超过规定值。对于短路电流非周期分量和互感器剩磁的暂态