PLC在电力机车牵引变电所控制中的应用

PLC在电力机车牵引变电所控制中的应用

第21卷　第3期　2001年9月

西安科技学院学报

　JOURNALOFXI’ANUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY

Vol.21No.3Sept.2001

文章编号:1671-1912(2001)03-0259-04

PLC在电力机车牵引变电所控制中的应用

郭跃周1,孙津平2,赵秀玲3

(1.长安大学信息学院,陕西西安　710061;2.西安铁路运输学校,

Ξ

陕西西安　710014;3.宝鸡供电段,陕西宝鸡　721000)

摘　要:通过在电力机车牵引变电所中采用可编程序控制器(PLC),实现了断路器的控制、保护、检测及对整个过程的状态分析,为变电所的控制和保护提供了参考依据。关键词:断路器;PLC;牵引变电所中图分类号:TM769　　　文献标识码:A

随着铁路运输机车电气化步伐的加快,,“可靠性、安全性”提出了更高的要求。、,控制烦琐、功能少、设备造价高、维护困难,、分析,在电气控制系统中如果采用可编程序控制器(以下简称PLC,Y-S256型PLC),可方便地实现断路器控制、保护及检测,大大提高供电的“质量”。本文将从以下几个方面阐述PLC控制系统在电力机车牵引变电所控制中应用的设计思想。

1　断路器控制和保护[1]

牵引变电所断路器是用来对高电压电路进行开、合操作,切除和隔离事故区域,对电路状态进行监视、保护及数据测量的电气设备。

断路器控制是为了满足电力机车运输畅通无阻,定期进行接触网及其供电设备的维护检修而设立的开关设备,用来完成各种运行状态的控制。

1.1　控制的主要作用

1)完成断路器的各种控制操作,并能显示出断路器相应的分、合闸状态。

2)断路器事故分闸与自动重合闸都应有适当的信号反映。

3)应具有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”措施。断路器的保护是为了不间断地向电力机车供电,

而在系统器件发生故障或出现不正常运行状态时,能迅速地切除故障器件,减小故障范围的扩大。1.2　保护的主要作用

1)当被保护器件发生故障时,能自动迅速而有选择地借助断路器将故障器件从电力系统中切除,以

保证系统其它器件正常运行,并使故障器件免予继续遭受损坏。

2)当被保护器件出现不正常运行状态时,保护装置能发出信号,以便工作人员采取有效措施,或由其它自动装置自动进行调整,以消除不正常运行状态。

通常断路器采用集中控制方式及两灯制灯光监视控制回路,该研究设计的保护是模拟事故跳闸,实现自动重合闸方式。

Ξ

收稿日期:2001-04-25

作者简介:郭跃周(1963-),男,陕西兴平人,工程师,主要从事电气自动化的教学与研究.

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1.3　电路的工作原理,如图1所示

1)用红、绿灯(HD,LD)实现灯光监视和位置指示的双重作用。

当断路器手动合闸(经WK[5-8]正常送电)成功后,电力机车就可取流运行,电路正常红灯(HD)亮,这就是断路器的合闸位置信号

。

图1　自动重合闸原理图

Fig.1　Principleofautomaticsuperpositionbrake

当分闸回路断线、分闸线圈损坏、断路器辅助接点接触不良,均会使合闸位置继电器失电,则红灯熄灭,因此,用红灯可监视分闸回路的完整性,以便为下次动作做好准备。此外当直流电源电压消失或熔断器(RD)熔断时,则红灯也熄灭,因此用红灯还可监视电源完好性。同理,断路器手动分闸(经WK[6-7]操作)成功后,绿灯(LD)亮,它一方面是分闸位置信号,另一方面又监视着准备下次动作的合闸回路和电源的完整性。

因此,通过断路器的常开或常闭辅助接点,准备下次动作的导电回路仅有一个,也就是断路器合闸时的分闸回路或者断路器分闸时的合闸回路,所以灯光监视作用仅限于准备下次动作的某一操作回路。

2)操作开关实现分、合闸控制。

操作开关进行手动合闸,经过(WK)预合、合闸、合后三个位置,合闸线圈受电,断路器合闸,红灯亮,保证电力机车正常运行。

操作开关进行手动分闸,经过预分、分闸、分后三个位置,分闸线圈得电,断路器分闸,绿灯亮,以便于检修、维护人员进行测试,同时防止启动自动重合闸保护装置。手动分、合闸状态是互锁的,不能同时存在。

3)事故分闸。发生故障后,能迅速跳闸,绿灯闪光,同时启动自动重合闸和防跳装置,使断路器尽快完成应进行的工作。

4)自动重合闸。自动重合闸在事故情况下启动之后,按故障的性质不同作出不同的工作结果,并且有相应的信号显示,临时性故障,重合成功;永久性故障,则不再重合,只保护动作一次。

5)防跳装置。在事故情况及手动合闸于故障线路时,均要启动自动重合闸保护,使电路尽快恢复供

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第3期　　　　　　　　　　　　　郭跃周等　PLC在电力机车牵引变电所控制中的应用261

电,但是防跳装置只允许自动重合闸保护工作一次,以免故障电流损坏设备。

2　用PLC实现断路器的控制和保护[2,3]

2.1　手动分、合闸的操作控制

在原系统中用万能开关(WK)的六个位置实现断路器控制,真正起作用的只有两个状态———分、合闸

操作。用PLC替代时,只采用一个输入开关,用其接通和断开来控制断路器的分、合闸运行。此操作共占用的I/O点数为1/4,实现了(1001)合上,(2001)得电,断路器合闸,同时(2002)受电输出红灯亮。同理(1001)断开,(2003)得电,断路器分闸,同时(2004)受电输出绿灯亮(图2)。2.2　用PLC实现闪光显示回路

用PLC实现闪光显示回路是在事故情况下提供一种特殊的信号电源,即为明暗相间的电源。用PLC实现时,使用了两个定时器TIM5001和TIM5002。当(1001)闭合,相当于发生事故或闪光试验开关接通,输出高电平,指示灯亮,经过设定的时间之后,TIM5001失电,输出低电平,指示灯灭,这样就得到了闪光信号。这一部分所占用的I/O点数为1/1(图2)。2.3　用PLC实现防止“跳跃”控制

防止“跳跃”

路器接点卡住(,起断电保护装置动作,断路器分闸,那么将出现断路器发生多次“合、分(跳)”闸的现象,对此予以防止,据内部延时要求,在PLC中采用了两个延时不同的定时器。TIM5003是用于自动重合闸工作,来接通合闸回路,TIM5004是用于防止多次合于事故状态而切断合闸回路。该部分占用的I/O点数为1/0(图2)。2.4　用PLC实现事故跳闸控制

图2　梯形图

Fig.2　Trapeziumdiagram

它是用来模拟发生事故的,其相应的现象为断路器跳闸,绿灯闪光,用PLC实现时只需将前面几部分综合起来加一个I/O输入点即可,见图2。2.5　用PLC实现自动重合闸保护

在事故情况下,为满足不间断地向电力机车供电,要求断路器自动重新合闸一次,而后由事故性质决定重合闸的成功与否。

1)发生临时性故障。由于故障是瞬间性的,要求重合闸重合成功。即断路器由合闸状态到事故分闸最后又重合闸成功,而信号显示从红灯亮到绿灯闪光,再回到红灯亮。为实现此过程,在PLC中使用了一个定时器TIM5003,设定合适的时间来完成此功能。这一部分是在前面几部分的基础上又增加了一个装置,因此它所占用的I/O点数为3/5(图2)。

2)发生永久性故障。发生此类故障,要求断路器重合一次失败后,不允许再重合,断路器从合闸→分闸(事故)→重合闸(失败)→分闸状态;信号显示从红灯亮→绿灯闪光→红灯亮→绿灯闪光,这部分用PLC实现时,是在前面的基础上又增加了一个定时器TIM5004来切断再次重合闸回路,防止断路器“跳跃”,因此其I/O点数同前(图2)。

3)手动合闸至故障线路。这种情况与永久性故障相同,只是操作时,应先将模拟故障的开关合上再操作断路器合闸,出现断路器无法合闸成功,绿灯由平光变为发闪光,见图2。

程序清单见图3。

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20012001200210012001300050035004

282930313233343536

2003500110011003100520033000

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图3　程序清单

Fig.3　Programlist

2.6　PLC与外部电路的连接

用PLC实现断路器控制和保护后要求(图4)。

1)手动合闸成功,红灯亮;手动分闸成功,绿灯亮,而不启动重合闸。

2)手动试验闪光装置,黄灯闪亮。3)发生临时性故障重合闸成功,红灯亮→绿灯闪→红灯亮。

4)发生永久性故障重合闸失败,不再合闸,实现防跳功能。信号从红灯亮→绿灯闪→红灯亮→绿灯闪。通过反复研究

图4　外部连接图Fig.4　Exteriorconnection

和试验,最后所用I/O点数为4/5共9个点。为确保工作过程中的互相联锁功能,使用了一个辅助继电器M3000及四个定时器TIM5001～5004,其外部连接见图4。

3　结束语

综上所述,并通过反复研究、试验、分析,设计的用PLC实现断路器控制、保护及检测系统,不仅圆满地达到了预期目的,而且还可以将变电所的其它控制和保护方式用之实现。目前此方案逐渐应用于电气

(下转第267页)化铁路的改造之中。

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第3期　　　　　　　　　　　　　　李占利　基于STL

的快速分层处理软件的研发267

5　快速分层处理软件的开发与应用

以上述算法为核心,在WINDOWS下开发了快速分层处理软件。该软件对于有缺陷的模型也可进行分层处理,有一定的容错功能。该软件界面如图2所示。

本文的快速分层处理算法是在分层处理的实践中,不断改进而发展起来的,经大量实际应用,表明它是一种高效的算法,但还需进一步改善。参考文献:

[1]　JacobsPF.RapidPrototyping&Manufacturing:FundamentalsofStereoLithography[M].NewYork:McGrawtlill.Inc,

1992.1～23.

[2]　PockSJ,WonzyMJ.GeneratingTopologicalInformationfromaBucketofFacets[A].ProceedingsofSolidFreeformFab2

ricationSymposium[C].TheUniversityofTexasatAustin.August,1992,251～259.

[3]　StephenJ.Rock,MichaelJ.Wonzy.UtilizingTopologicalInformationtoIncreaseScanVectorGenerationEfficiency[A].

ProceedingsofSolidFreeformFabricationSymposium[C].TheUniversityofTexasatAustin.August,1991,28～36.[4]　蔡小康.智能化的快速成型切片算法[J].中国机械工程,1997,8(5):49～51.[5]　李占利.快速成型制造中的分层处理技术研究[D].西安:西安交通大学,1997.

[6]　李占利,赵　毅,卢秉恒.快速成型制造中的软件技术[J].,～95.

DevelopmentonquickL(,XiUniversityofScience&Technology,Xi’an710054,China)

Abstract:Slicingprocesshasgreateffectontheefficiencyofrapidprototyping.Inthispaper,thefactorsaf2fectingtheslicingefficiencyareanalyzed.Therapidsortingalgorithmbasedontriangularfacetsfeaturesispresented,andthequickcontourgeneratingalgorithmandtherapidslicingalgorithmareproposed.Basedonthealgorithms,arapidslicingsoftwareisdeveloped.Manyapplicationsdemonstratethatthesoftwareishigh2lyefficient,stableandreliable.

Keywords:rapidprototyping;slicing;STLmodel(上接第262页)

参考文献:

[1]　税正中,施怀瑾.电力系统继电保护[M].重庆:重庆大学出版社,1997.88～98.

[2]　江秀汉.可编程序控制器原理与应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,1998.101～105.[3]　赵曙光.可编程逻辑器件原理、开发与应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000.41～45.

ApplicationofPLCincontroloftransformer

substationforelectriclocomotive

GUOYue2zhou1,SUNJin2ping2,ZHAOXiu2ling3

(rmationCollegeofChang’anUniversity,Xi’an710061;2.Xi’anRailroadTransportationSchool,

Xi’an710014;3.BaojiPower2FeedSection,Baoji721000,China)

Abstract:ByusingofPLCintransformersubstationforelectriclocomotive,thecontrol,protectionandex2aminationofbreakerareimplemented.Throughthestateanalysisofthewholeprocess,thereferencefounda2tionoftransformersubstation’scontrolandprotectionisprovided.Keywords:breaker;PLC;drivingtransformersubstation

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/uixj.html