1、PLC在110KV電網電流保護中的應用及程序設計書第一章電流保護概況1.1 電網電流保護簡介輸電線路發生短路時，電流突然增大，電壓減低。利用電流突然增大使保護裝置而構成的保護，成為電流保護。而當電流流到某一額定值時，反應于電流升高而動作的保護裝置叫做過電流保護。過電流保護一般分定是限與反時限過電流保護，電流速斷保護，中性不接地系統的單相接地保護。瞬時電流速斷保護（又稱I段電流保護）。它是反映電流升高，不帶時限動作的一種瞬時動作電流保護。由于瞬時電流速斷保護不能保護線路的全長。因此，可以增加一段帶時限的電流速斷保護（又稱R段電流保護）。如果瞬時電流速斷拒絕動作，由時限的電流速斷保護動作切除故障。

2、定時限過流保護（又稱田段電流保護）是指保護裝置的動作時間不隨短路電流的大小而變化的保護。由瞬時電流速斷保護，時限的電流速斷保護和定時限過電流保護都是反應電流增大而動作的保護，它們相互配合構成一整套保護裝置，稱做三段式電流保護。三段保護的區別主要在于起動電流的選擇原則不同。其中速斷和時限速斷保護是按照某線路一點的最大短路電流來整定的，而過電流保護是按照線路最大負荷電流來整定的1.2 電流保護的原理三段式電流保護一般由瞬時電流速斷保護，帶時限電流速斷保護和定時限過電流保護相互配合構成整套保護。是利用不同過電流值設置不同的延時動作時間來規避工作尖峰電流和使發生短路故障時，只有故障點最近的斷路器動作以

3、減小斷電的影響范圍。其中I、R段聯合作為線路的主保護，田段作為本線路的近后備和相鄰線路的遠后備保護。在有些情況下可以只裝兩段甚至一段。1.3 線路三段式限流保護的構成及工作過程線路三段式限流保護的原理接線圖及展開圖如下圖所示:圖一三段式電流保護接線圖其中KA«KA2KS1構成第一段瞬時電流速斷保護：KA3KA4KT1、KS2構成第二段限時電流速斷保護：KA5KA6KT2、KS3構成第三段定時限過電流保護。三段保護均啟動KOM使斷路器跳閘，同時相應段的信號繼電器動作掉牌，值班人員便可從其掉牌指示判斷是哪套保護動作，進而對故障的大概范圍作出判斷。1.4 電流保護的配合各級電流保護裝置中的

4、時間繼電器的延時時間是按階梯原則整定的。根據保護動作選擇性要求，一般應該由距離故障點最近的保護裝置動作使斷路器跳閘，所以保護裝置故障點的時間繼電器的整定值應比上一級的保護裝置的時間繼電器的整定值要小，同理就能推出上一級保護裝置中的時間繼電器的整定值又比更上一級的整定值小，即遞增的原則整定時間繼電器的延時值.第二章可編程控制器ID(PLC)概況1.1 PLC的技術背景PLC即可編程控制器，是一種專門為工作環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它作用可以編制程序的儲存器，用來在其內部儲存執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的

5、機械或生產過程。PLC作為新一代的工業控制裝置，結構簡單、性能全面、可靠性強。其突出優點是：使用方便，具有杰出的實時功能和強大的通訊功能。在其小小的單元中，包含強大的功能，使之能夠獨立地或通過網絡公布式系統輕而易舉地完成復雜的控制任務，很小的投入即能獲得最有效的自動化系統，在工業現場領域深受歡迎，特別是經過特殊的模塊配置后，可以在保持簡單易用的特點的同時大大擴展其應用領域。PLC的體積小、結構緊湊、編程方便，梯形圖編程方式面向一般電器技術人員，操作簡單、維修方便，易于實現機電一體化，因而在變電站綜合自動化中得到了廣泛的應用。多年來，可編程控制器從其產生到現在，實現了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其

6、功能從弱到強，實現了接線邏輯控制到數字邏輯控制的進步；其應用領域從小到大，實現了單體設備簡單的控制到動控制、過程控制及集散控制等各種任務的跨越，今天的PLC在處理模擬量、數字運算、人機接口和網絡的各方面能力都在大幅提高，成為工業控制領域的主流控制設備，在各行各業發揮著越來越大的作用。1.2 PLC的結構PLC實質是一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同。1、中央處理單元中央處理單元式PLC的控制中樞。它按照PLC系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它的

7、掃描方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并分別存入I/O映象區，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，進過命令解釋后按指令的規定執行邏輯運算或算數運算的結果送入I/O映象原或數據儲存器內，等所有用戶程序執行完畢后，最后將I/O映象里的各輸出狀態或輸出輸出寄存器內的數據傳遞到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。2、電源PLC的電源在整個系統中起著十分重要的作用，如果沒有一個良好的、可靠的電源系統是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電的波動在+10%(+15%范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去。3、存儲器存放系統軟件的存儲器稱

8、為系統程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器1.3 PLC的工作原理PLC的工作原理過程如下圖所示：圖2、PLC工作原理1掃描階段當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣階段，用戶程序執行和輸出刷新三個階段，完成上述三個階段稱作一個掃描周期，在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。2. 輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態跟數據，并將它們存入I/O映象區中的相應的單元內，輸入采樣結束后，輸入用戶執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變，因

9、此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。3. 用戶程序的執行階段用戶程序執行階段，PLC總是按由上而下的順序一次地掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時，又總是掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制路線，并按先左后右，先上后下的順序對由觸點構成的控制路線進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM?儲區中對應的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態，或者確定是否執行該梯形圖所規定的特殊的功能指令。在用戶程序執行的過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其它輸出點和軟設備在I

10、/O映象區或系統RAMS儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對其上面的程序起作用。4. 輸出刷新階段當掃描用戶結束后，PLC就進入輸出刷新階段，在此期間，CPU®照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的階段。這時，才是PLC的真正輸出5. 4I/O模塊I/O即input輸入和output輸出的第一個字母。PLC與電氣器路的接口，是通過輸入輸出部分I/O完成的。I/O模塊集成了PLC的I

11、/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器的狀態。輸入模塊及電信號轉換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入DI,開關量輸出DO模擬量輸入AI,模擬量輸出AO等模塊，除了上述用I/O外，還有特殊I/O. 專業 .專注 .模塊，如熱電阻，熱電偶，脈沖當模塊。按I/O點數確定模塊規格及數量，I/O模塊可多可少，但其最大數受CPlf能管理基本配置的能力，即受最大的線板或機架措數限制。. 專業 .專注 .第三章PLC電流保護方式設計說明3.1 PLC保護方式設計說明電力網中用繼電器實現的傳統的電流保護，經過長期運行，證明無疑是成功的。但它們存在著繼電器的數量多，

12、接線復雜，保護盤體積大，繼電器易磨損，怕振動等缺點。同樣，晶體管繼電器保護裝置也存在著焊點多，插件多，抗干擾能力插，出口電路可控硅元件質量不能可靠保證等缺點。PLC電流保護方式裝置是以微處器為核心的保護裝置，它有機地將微型計算機技術、自動化技術及通信技術融為一體。可編程控制器作為一種通用的工業控制器，可以用于所有工業領域。PLC與繼電器保相比，有著本質的區別，繼電器保護是通過硬件或硬件接線的變更來改變程序。而PLC引入了微處理半導體存儲器等新型的電子器件，并用規定的指令進行編程，能靈活地修改，即用軟件方式來實現“可編程”的目的。因此PLC的外部接線簡單。除此之外，它具有高可靠性，抗干擾能力強，

13、功能完善，編程簡單，使用方便，易于擴充等優點。用PLC代替傳統的繼電器實現電網的電流保護是本設計的主要任務。3.2 設計的基本原則與主要內容在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統簡單、經濟、使用及維修方便；保證控制系統的安全、可靠；考慮到生產的發展和工藝改進，在選擇PLC時，應適當留有余量。其次，如果以提高產品產量和安全為目標，則應將系統可靠性放在設計的重點；如果要求系統改善信息管理，則應將系統通信能力與總線網絡設計加以強化。在總體方案設計之前，應深入了解控制系統要求，搜集資料，并密切關注機械設計部分與電氣控制部分配合，從而擬定出相應的電氣控制方案。PLC控制系統是有PLC與用戶輸入、輸出設備

14、連接而成的，用以完成預測控制目的與相應的控制要求。因此，PLC控制系統設計的基本內容應該包括：（ 1） 根據設備的控制要求，以及所提出的各項控制指標與經濟預算，首先進行的系統的總體設計（2）根據控制要求基本確定數字I/O點和模擬通道數，進行I/O點初步分配，繪制I/O使用資源圖。（3）進行PLC系統配置設計，主要為PLC選型。PLC是控制系統的核心部件，正確選擇PLC對于保證整個控制系統的技術經濟性能指標起著重要的作用。選擇PLC應報告機型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（4）選擇用戶輸入設備（按鈕、操作開關、傳感器）、輸出設備（繼電器、接觸器、信號燈等執行元件）以及由

15、輸出設備驅動的控制對象，這些設備屬于一般的電器元件，其選擇的方法參考相應的書籍。（5）設計控制程序。在深入了解與掌握控制要求、主要控制的基本方式以及應完成的動作、必要的保護和連鎖等方面情況之后，對較為復雜的控制系統，可用狀態流程圖的形式全面的表達出來。必要時還可以將控制任務分成獨立的幾個部分，這樣可以化繁為簡，有利于編程和調試。程序設計主要包括繪制控制系統流程圖、設計梯形圖、編制語句表清單。3.3 PLC選型說明三菱公司是世界著名的幾大PLC生產與開發的廠家之一，其中大、中、小微型機各有特色所長，在中國市場的占有率居前列。特別是它的小型FX2N系列機,在用戶中享有很高的聲譽。FX2N系列是小型

16、整體式PLG其在一小單之內綜合有各種性能，包括同步脈沖控制，中斷輸入，脈沖數出。模擬量定時等功能。能處理廣泛圍的機電控制應用。是設備內裝控制單元的理想產品。另外，完整的通信能保證了個人計算機和FX2N系列終端的通信這些通信功能使用戶能設計一個經濟的分布式保護系統。所以本人考慮設備數量應用場合，選擇FX2N系列PLG因為它具有可靠性高，體積小，擴展方便，使用靈活的特點。第四章PLC電流保護的技術方案4.1 控制方案的設計4. 1. 1開關量方式實現方案.專業.專注.如用PLC實現電網的電流保護，須把電網的電流信號用PLC輸入節點狀態來表示，須把表示電流大小的信號與PLC相連就成為解決問題的關鍵所

17、在。（A）PLC開關量輸入方式接口電路，當開關K閉合時，圖3,開關量、電平量轉換電路CPU讀取的結果為“1”，反之為“0”。圖（b）可以看作是圖（a）的等效電路，連圖（b）中輸入端可以為邏輯電平信號，當有電平信號輸入時，CPU讀取的數據為“1”，反之為“0”，這樣就實現了開關量到電平量的轉換，電網電流信號轉換為電平信號便可用PLC實現電網的過流保護。連續變化的電流信號通過整流，轉換為連續變化的電壓信號，在通過電壓比較口把連續變化的電壓信號轉化為邏輯電平信號，如圖（4）所示。連續電路中，R1為過流對應的基準電壓值，電網電流小于過流的整定值時，Vi1<Vr1時比較口輸出為“0”當電網電流大于

18、過流的整定值時比較口輸出為“1”，同理Vr2為二路電壓比較口上的表征限時速斷對應的基準電壓值，Vr3為三路電壓比較口上的表征速斷對應的基準電壓值。那么PLC的輸入X00,X01,X02三個節點狀態表示電網電流的分段大小。X02rXOlXO2II-XO2KOIXOOYmioo)I<MW1>ai)CTIXO1Tbr-TI-toTI-TI101102)_CY2)-<Y5)-過流過流顯示設置過流時間大小限時速斷限時速斷顯示設置限時速斷時間大小速斷速斷顯示控制跳閘接觸器圖5所示的PLC軟件實現電網過流保護4.1.2模擬式系統實現方案2.1用ADcosop型A/D轉換CD由于小型PLC的

19、I/O接口只能接收的是開關量，如用PLC控制系統實現過流保護也能像微機一樣，需如像前述電路，先把描述電網的電流信號經過整流轉化為與電流成線性關系的電壓信號。再把該電壓信號接到ADC4路，經過A/D轉化為數字量，并與PLC相連，如圖6所示。PLC處理用戶程序將輸入節點的信號組合得到一個數字量信號。經PLC微處理的數據處理后送到PLC所指定的DoDnt|元中，再把數字量轉化為BCDK與基準電壓的數字量單元Dn+tDn+2Dn+3進到比較這三個數據存蓄單元分別存放著速斷、限時速斷、過流的整定值所對應的數字量BC則，便可到當前線路狀態。不同線路狀態按照三段保護的原理分別驅動不同的輸出，當輸入量大于Dn

20、+1值時，輸出跳閘信號到斷路口的跳閘裝置，并指示。當輸入量大于Dn+2小于Dn+1時，啟動延時，延時輸出跳閘信號并顯示，當輸入量大于Dn+3小于Dn+2時，啟動過流延時，當延時到輸出跳閘命令并顯示。圖6是的模擬量與PLC連接的原理圖。圖6ADC0809型連接原理圖2.2用模擬量輸入模塊FX2n-4ADFX4AD模擬量輸入模塊是FX系列專用的模擬量輸入模塊。該模塊有4個輸入通道（CH,通過輸入端子變換，可以任意選擇電壓或電流輸入狀態。電壓輸入時，輸入信號范圍為DC-10+10V輸入阻抗為200千歐姆，分辨率為5mV電流輸入時，輸入信號范圍為DC-20+20mA&入阻抗為250歐，分辨率為

21、20仙A。FXH4AD將接收的模擬信號轉換成12位二進制的數字量，并以補碼的形式存于16位數據寄存器中，數據范圍是-2048+2047。它的傳輸速率為15ms/k，綜合精度為量程的1%。FXH4AD的工作電源為DC24V模擬量與數字量之間采用光電隔離技術，但各通道之間沒有隔離。FX4AD消耗PLC主單元或有源擴展單元5V電源槽30mA的電流。FX-4AD占用基本單元的8個映像表，即在軟件上占8個I/O點數，在計算PLC的I/O時可以將這8個點作為PLC的輸入點來計算。如用FX2-4AD模擬量輸入模塊將電網電流轉換PLC數字量，需將電網的電流信號轉換為與之線性關系的電流模擬的信號(-20mA+2

22、0mA)?電壓模擬信號(-10V+10V)。由于系統電網變化的電流互感器的二次側額定電流的規定1A或5A。而FX2NH4AD模擬量的輸入電流遠小于電流互感器的二次側額定電流，不能將其直接送入FX2NH4AQ必須進行交換才能輸送。由上述FX2NH4AD可將處理兩類模擬信號;一是電壓模擬信號，二是電流模擬信號。因此，從用于系統線路電流的電流互感器到FX2NH4AD輸入端。需設置用來變換的中間部分，該部分包過二個環節：變換環節和整流環節。變換環節的作用是電流互感器二次側電流進一步變換適合FX2N4AD接收的小電流或變換為電壓。整流環節將正弦電流信號轉換為FX2NH4AD接口處理的模擬信號。為保持電網

23、電流的模擬信號較好的線性關系，交換環節系用電抗變換器:即將電流互感器二次側電流經電抗變換器轉換為電壓信號。其電路原理圖如下所示。圖7用FX2NN-4AD模塊與PLC連接原理圖模擬電壓信號經橋式整流器變換為直流模擬電壓信號送入FX2止4AD的通道BFM1BFM2BFM3共系統次數可在14096范圍設定），而通道CHICH2CH3系統的平均值分別對應送入BFM5BFM6BFM7系統的當前值分別對應存入BFM9BFM11將系統當前值與PLC內D0D3勺設定值比較若大于設定值，則PLC輸出跳閘信號，使QF跳閘，并由信號裝置顯示zz4.2控制方案的比較上述三個方案從原理上均能實現電網電流的PLC的保護。

24、方案一如實現電網過電流保護存在著比較器的基準電壓Ur一般來用分壓電路實現，致使整定很不方便，不方便現場人員操作，不易實現連線整定，易變壞影響。方案二雖能克服方案一難的連線整定和不易連線整定的缺點。但單片型ADCOSOPA/D轉換芯片不是FX2N系統PLC供數據模塊。保護程序的編號兩者不同，相互的聯接也不如FX2FN-4AD方便和簡單，且抗振現場電磁干擾的能力也不如后者。方案三較方案一、方案二有其獨特的優點，它克服方案一，方案二的不足夠之好，有具有方案二的優點，且在抗現場干擾，與PLC的比較，程序的編號都較之簡單。同時，也易現場操作人員的使用。經綜合比較，在設計擬定取用方案三。.專業.專注.第五

25、章硬件部分設計5.1實現原理及原始數據1、原理電路圖如下所示：ULA/?plc.輸出當系統線路發生短路時，電流互感器AT副邊電流大，通過電流電壓變換裝置iu。把交流電流變換或適當的交流電壓u,經全波整流變換脈動電壓U,經濾波送入FX2NH4AD系統通道。當PLC有輸入時，當大于設定值改根據輸入的某段(I、II、III段)信號，調動內部的邏輯控制程序，輸出跳閘動作信號，實現電網電流保護。當系統當前值與PLC內D0DCa據寄存器存蓄的設定值時進行比較5、2電氣元件的選擇與計算1、電流互感器的選擇1) 變比的選擇已知線路計算電流：130n08A30TA一次側電流取ITV=(I30+I30X0.5)=

26、(108+54)=162A取變比為11TV/I2TV=80=400/5(!)準確度的選擇準確度是指在規定的二次負荷范圍內，一次電流為額定值的最大誤差，周在選取電流互感器用于繼電保護中，故選取準確度為5P級的電流互感器2) )選擇電流互感器型號：LCWB-126主要技術數據：額定頻率：50Hz最高電壓：126KV額定一次電壓：110/V3KV額定一次電流：400800A額定二次電流：5A額定電流比：400800/5A(測量級帶中間抽頭400/5)級次組合：0.5/0.2S/5P40/5P40規定從L1起向L2排列(L1為絕緣側)二次繞組的額定輸出：50VA標準準確級a) 測量級：0.5、0.2S

27、級b) 保護級：5P標準準確限值系數：20儀表保安系數：Fs<52)校驗(1)準確度校驗原則：s20s2N52二次側回路所連負載容量。S2=i2nz2i2n(zz+Rxc+Rl)2S2=Si+l2N(Rxc+RL)Si、Zi：二次回路中的儀表，繼電器線圈的額定負載和阻抗。RXC、接頭、觸電的接觸電阻，取0.1QRr：二次回路導線電阻Rr=Lc/(rXS)r：為導線電阻，銅線r=53m/?m2鋁線r=32m/?m2LC為導線計算長度，設單向長度為L1，則：互感器為星型接法時：兩相v接線：lc=L1一相式接線：LC=2L1(2)動穩定度，熱穩定校驗：動穩定度校驗：Kes歷I>i33)e

28、sI1N3ni33)=2.55Ik3)Kes當相關產品取法snkes熱穩度校驗：(Kc.I1N).2tIK).vtimaTime:等效時間，取0.5/(s)2、電流一電壓變換器的選擇電流一電壓變換器是電流互感器二次電流轉化電壓的變化電壓的變換器，也稱阻抗變換器。根據工作原理的不同有電磁式、電子式。因此結構上有較大差異。本設計選擇陜西依星科技有限公司生產的YXGZ0翟電流電壓變換器。主要技術數據和特點如下表所示:錄波用電壓輸出電流變換器。使用時，輸出方式既可以用引線輸出，也可用接插件輸出參數符號指標額定輸入電流In010A二次輸出電壓Vo010V精度等級P0.1級最大過載電流-60XIn耐壓Vd

29、3000V/min絕緣強度-1000Mp/500V/min工作溫度Ta-250C+65C存儲溫度Ts-400C+80C工作頻率f45hz1500Hz相對溫度-<90%外殼材料-阻燃PBT/阻次依ABS產品特點：線性好、T性優、工作范圍寬。暫態特性好、波形傳遞真實、能承受額定電流1060倍瞬時沖擊波形不防父。電路簡單、無須外接工作電源，運行可靠。電流電壓一次變換到位，直接輸出電壓。當電力系統發生故障，如電流發生突變時，使故障狀態的電流變換為電壓信號時進行全真采樣。輸入電流20A輸出電壓12V>50K?精度0.1相位差<10額定電流輸入5A3、整流二極管的選擇計算1）整流電路交流

30、側的輸入電壓整流電路交流側的輸入電壓取決電網電壓。是隨電網電流的變化而變化，其變化的大小方面取決與電流互感器的變化值，另一方面與電流一電壓變換器的轉移阻抗大小，其變化范圍在正常負荷電流至三相短路電流低的范圍內。從對電網電流保護的角度看。正是利用這些變化而實現電網電流的三段式保護。因此，交流側的電壓便顯的簡單，而取決電網電壓的大小。2）整流電路直流側（輸出）電壓因整流電路直接向FX2NN-4AD提供隨電網變化的電壓模擬量。如求整流電路輸出直流電壓在DC-10V+10V£圍，而FX2NH4AD其絕對輸入電壓為正負15V。由此可以模擬電壓的正常輸入范圍是DC-10V+10W。而-10V+1

31、0V是模擬電壓的有效范圍內的最高值。考慮到整流電路直流側的電壓消失，取最高電壓值在11V較為合適。3）直流側濾波電容、穩壓管的確定（1）濾波電容c2的確定一般要求：RfzC2>（35）T現在取Df7p=5.,BT=0.02sRC22f50因此:RfzC2=5. T2 =0.05s已知FX2*4AD的輸入電阻200K?M：C2=0.05=0.25、F2200000選取；電容型號：CD11-25V/10UF主要技術參數：電壓25V微法10uF穩壓管的選擇型號：BZX55C11V主要技術參數：最高電壓11V功率0.5W4)整流二極管的選擇型號：IN4001主要技術參數最高反向峰值電壓50V平均

32、整流電流1.0A最大峰值浪涌電流30A最大反向電流5.0A正向壓降1.0(V)外型：D041正向壓降1.0(V)外型：DO-414模數轉換模塊的選擇.選才?FX2N-4AD模擬量輸入模塊主要技術指標：項目輸入電壓輸入電流模擬量輸出范圍-10+10V（輸入電阻200W-2020mAe俞入電阻205W）數字輸出12位，最大值+2047,最小值-2048分辯率5mV20dA總體精度土1%土1%轉換速度15ms（6ms高速）隔離模擬電路之間米用光電隔離電源規格主單元提供5V/30mA直流，外部提供24V/55mA直流占用I/O點數占用8個I/O點，可分配為輸入或輸出適用PLCFX1NFX2NFX2NC

33、5PLC的選定:根據設計需要。可初步PLC的型號機輸入輸出點數為FX2N-8MRFX2N是三凌FX系列的PLC的2N型。FX系列PLC包括：FX2§FX1NFX2N等，8MRg指.專業.專注.點繼電器輸出型PLG8表示輸入與輸出加一起共8點，MR8示是繼電器的輸出形，FX2N-8MR可以王城本設計的所有程序的需要。并功能強大，使用方便，靈活，可靠性也很高，并且投資少。簡單，便于工程技術人員操作，更為經濟，所以選擇PLC的型號為FX2N-8MR5.3動作值的整定計算本保護裝置是從電流-電壓變換器系集反應電網電流變化的模擬電壓信號經FX2N-4ADW換模擬數字信號供PLC運行行后實施三段

34、電流保護，使PLC電流保護裝置在不同保護段能可靠動作，必須有相應的動作值。因將各段保護動作值計算如下：1設計計算的原始數據：本線路最大負載電流：Icmax.1=108A下段線路最大負載電流：Icmax.2=86A本線路最大運行方式下三相線路電流(錯誤!未指定書簽。錯誤!未找到引用源。錯誤!未找到引用源。3)錯誤!未指定書簽。K1.錯誤!未找到引用源。maix=860A本線路最小運行方式下兩相線路電流：I(錯誤!未找到引用源。錯誤!未找到引用源。2)錯誤!未指定書簽。k1.maix=640A下段線路最大運行方式下三相線路電流：I(錯誤!未找到引用源。3)錯誤!未指定書簽。k2.錯誤!未找到引用源

35、。maix=680A(錯誤!未找到引用源。2)下段最小運行方式下兩相線路電流I未指定書簽。k2.min=450A線路額定電壓：UN=110KV第三段線路最大運行方式下三相線路電流：I(錯誤!未找到引用源。3)錯誤!未指定書簽。k3錯誤!未找到引用源。max=240A2、動作值整定計算1).無限時速斷保護的整定計劃計算，因無限時速斷電流保護的動作值相對另二段保護的動作值的動作值數值大，整定計算時的次段作為三段保護動作值的上限。原始數據：電流互感器的變比：Ki=60本線路最大運行方式下三相線路電流：I(錯誤!未找到引用源。3)錯誤!未指定書簽。k1錯誤!未找到引用源。.max=860A本線路最小運

36、行方式下二相線路電流：I錯誤!未找到引用源。(2)錯誤!未指定書簽。K.min=640(A)電流電壓變換器規格參數：輸入電流：20A輸出電壓：12V考慮電流互感器有不大于10%勺變化誤差。無時限速斷電流保護的動作值3)錯,吳,未找到弓用源。2錯明吳！未指定書簽。id2錯誤！未找到引用源。=krou(I(錯。1max錯誤！未找到引用源。-I(鋤未找到引用源。3)鋤未指定書簽。l.max錯誤！未找到引用源。X0.1)/Ki=13X(860860X0.1)/60=17(A)換放至電流電壓變換器二側輸出端電壓：已知：輸入電壓上限：20A錯誤！未找到引用源輸出電壓上限：12V所以：U2H/I2H=U2H

37、/I'2H1 1.H輸入電流上限以.H輸出電壓上限I錯誤！未找到引用源。'錯t!未指定書簽。1.H實際輸入有計數電流U錯誤,未找到引用源。、錯誤！未指定書簽。2.H實際有計數電壓故：U錯誤！未找到引用源。'錯誤!未指定書簽。2H=I'1HXU'2H/I1H因：I錯誤！未找到引用源。'錯t!未指定書簽。1.H錯誤！未找到引用源。=I錯t!未指定書簽。1.n2錯誤！未找到引用源。=17(A)將己知數代入上式：設：U錯誤！未找到引用源。'錯t!未指定書簽。2.H錯誤!未指定書簽。1217.=10.2(V)變換到整流器的二次側:錯叫吳！未指定書簽

38、。1.d=2_2xU錯誤！未找到引用源。3.142 .H=22X10.2=9.2(V)3.14小于FX2N-4ALB壓電壓上限值(+10v)2)時限電流速斷保護的整定計算.錯誤！未找到弓用源。3)鐲未指定書簽。卜？鐲！原始設計：下段線路最大運行方式下三相線路電流:未找到引用源。.max=680A其動作電流IIn錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。1.d8錯誤！未找到引用源。為未找到引用源。I!未找到引用源。飛吳！未指定書簽。1.d8錯誤！未找到引用源。=k鑰球 ru錯誤！未找到引用源。Kru(I鋤吳,未找到引用源。錯誤!未指定書.專業.專注.簽。2.max錯誤！未找到引用源。一I錯誤!未找到引

39、用源。錯未指定書簽。2.max源。xo.i)/ki=1.1X1.3X(680680X0.1)/60=14.586(A)靈敏度校驗：已知最小運行方式電流為I=640A,錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。故：k錯t吳！未指定書簽。sen錯誤！未找到引用源。=n錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。(2)簽。錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。1kmin錯誤！未指定書錯誤！未找到引用源。/k錯！未找到引用源。源 =k 錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。 引用源。錯誤！未指定書簽。引用源。I錯誤！未找到引用源

40、。錯誤！未找到引用源。錯誤n錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到 rel錯誤！未找到引用源。'k鋤吳,未找至 ！未指定書簽。 rel錯誤！未找到引用源。'I1錯誤！未指定書簽。rel錯誤！未找到引用源。*k口錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。rel錯誤！未找到引用源。*I徐慶！未找到弓I用源。鎬慶.未找到弓I用源。(3)錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。2kmax錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。640A錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。/錯誤！未指定書簽。972.4錯誤！未找到引用源。=0.66k錯誤！未找到

41、引用源。錯誤！未找到引用源。鏟、口,未指書琴鏟、口,未指書琴錯誤！未找到引用源。=0.66<<1.3s1.5不滿足靈敏度要求，原用與下段線路的第2段配合的限時電流速斷保護。為此需先計段線路的第2段動作電流，再計算本段的第2段動作電流：I錯誤!未找到引用源。錯誤！未找到弓用源。n鋤!未指定書簽。錯誤！未找到引用源。錯誤!未找到引用源。錯誤！未指定書簽。2.dz錯誤！未找到引用源。=krel錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。'I錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。3dz錯誤！未找到引用錯誤！未找到引

42、用源。錯誤！未找到引用源。(3錯誤！未指定書簽。)錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。k3max= 1.1X 1.3 X 240=343.2(A)I錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。°專、口,未找源專、口.未找用源。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。1.dz錯誤！未找到引用源。=k錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。n七玨、口錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。sen乍日反！未找到引用源用源。錯誤！未指定書簽。校驗靈敏度:'I錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。n鏟、口未指書答鏟、口,未找到引2.dz錯誤！未找到引用源。

43、=1.1X486=377.5(A)k錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。n專、口,未指專、口,未找用源。錯誤!未指定書簽。sen錯誤!未找到引用源。=I1min/I"1dz=黑=1.69?1.3s1.5滿足要求：錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。n錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引換算電流互感器二次側電流為:I用源。錯誤！未指定書簽。1dz錯誤！未找到引用源。=3777.560=6.29(A)換算電流-電壓變換器二次側電壓為：U2h/I1H=U'2H/I'1H代入已知數據：得、12/20=U'2H/6.29所以：U錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。

44、錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。12x6.29錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。2H=203.8(v)亦換敕流器直流相1U錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。口鏟、口未指2：2書簽。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。1.dz錯塊！未找到引用源。=XU錯伏!未找到3.14引用源。錯誤！未找到引用源。'錯*吳！未指定書簽。錯誤!未指定書簽。2.H=2、2X3.8=3.43.14(V)保護動作時間：t錯扶.未找到引用源。錯扶.未找到引用源。錯誤！未指定書簽。錯誤！未

45、找到引用源。錯誤！+錯誤!未找到引用源。錯誤！未找到引用源。n白旺、口土未指定書簽。1=1錯誤!未指定書簽。錯誤！未找到引用源。錯tg!未指定書簽。2乍日塊！木戰壬用源。3)書簽。=1(s)+At=0.5+0.5錯誤！未指定書簽定時限過電保護的整定計算：此時電流互感器的10%勺變比誤差不計：I錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。皿鏟誤！未指定書卷鏟誤!未指定錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。1.dz=KreiKeqImax=1.2義2.2義108/60=4.75式中；Kez一自啟動系數取2、2靈敏度校驗：sen640k1min/Ki

46、/In1dz=60=2.25>1.34.75Ksen湎足要求/r工,錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。保護動作時間：t錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。皿錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。1=t鎬慶!未找到弓用源。鎬慶！未找到弓I用源。田錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。2錯誤！未找到引用源。+At=1.5+0.5

47、=2(s)WI錯扶!未找到引用源。錯扶未找到引用源。"錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。1.dz變換到電流-電壓變換器二次側U2H/I2H=U21/I2H找到引用源。=2.85(v)U錯誤！未指定書簽。錯誤錯誤！未找到引用源。錯誤！未!未指定書簽。錯誤 ！未找到引用源。12x4.752.H = U2hI 1H/I 1H=20-整流器整流后的直流輸出電壓 書簽。1.d錯誤！未找到引用源。為UU錯誤！未找到引用源。n錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。rn錯誤！未找到引用源。錯誤！未2222找到

48、引用源。錯誤！未指定書簽。i.d錯慶！未找到引用源。=xU2.h=x2.85=2.6(V)3.143.14由此：各段的動作電壓分別為:U錯誤！未找到引用源。錯誤!未找到引用源。I錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。i.d錯誤！未找到引用源。=9.2(V)U錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到弓I用源。n錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。2.d=3.4(V)U錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。皿錯誤!未找到引用源錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書

49、簽。3.d錯誤！未找到引用源。=2.6(V)將以上模擬電壓動作值轉換FX2N-4AD勺數字量:輸入電壓轉換值U源。I錯誤！未找到引用源定書簽。錯誤！未指定書簽3.42.6錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用 錯誤！未指定書簽。錯誤！未指定書簽。錯誤！未指1.d=9.2V1840(V)(V)680510第六章軟件部分設計6.1 保護程序軟件流程圖6.2 FX2N-4AD模塊應用程序的設計1 .FX2N-4AD的設置與程序FX2N-4AD是FX2N-8MR勺A/D轉換模塊，用于將電網電流的模擬變化轉換為PLC易于接收的數字信號，在這一過程前必須首先對其內的緩沖寄存器進行設置FX2N-4ADrt有3

50、2個緩沖寄存器，每個寄存器為16位，現對其有關的緩沖寄存器設置如下：BFMOS誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。#錯誤！未指定書簽。：通道初始化。H3000BFM昔誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。#BFM3錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。#錯誤！未指定書簽。模擬輸入通道，其平均采樣次數設為G用來得到平均結果。BFM昔誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。#錯誤！未指定書簽。5BFM8昔誤！未找到引用源。#錯誤！未指定書簽。：通道1通道4采樣數的平均值輸入值。而根據BFM1#BFM4#定的平均采樣的次數，得出所采樣的平均值，因此其內的值由BFM1#BFM4#S。.BFM15錯誤！未找到

51、引用源。錯誤！未指定書簽。#.選才¥A/D轉換速度，設為0（缺省值）則選擇正常速度（15ms/通道）設為1則選擇變速（6ms/通道）。本設計中該緩沖寄存器設1即選擇變速轉換。BFM20昔誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。#.復制到缺省值和預設，缺省值為085乂21禁止調整偏移，沖益值。，缺省值（0.1）允許狀態，設置為（1.0）禁止調整狀態。BFM22錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。#:偏移，沖益調整設置為G404.111111BFM23錯誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。#偏移設置為0wv輸為0BFM24昔誤！未找到引用源。錯誤！未指定書簽。#:沖益值設置為5V輸出數字為

52、10002 緩沖寄存器參數設置程序，緩沖寄存器有關通道的設定值的設置和讀取，是用PLC的FROM讀）和TO（寫）指令來實現的，再將設定值寫入和從有關通道讀取數據，需用語句完成。緩沖寄存器的段置程序如下；. 專業 .專注 .TopkoK20KOKIFROMKOK30DIOKICMPK201DDIOMIOTOFKOKOH3000KITOPKOKIK6K3TOPKOK115KOKIFROMKOK2gK4W0KITODKOK21KIKLTOPKOK22KOKLTODKOK23KOKITOPKOK24K5000KITOPEOK22K63KI.專業.專注.1 LDX02 TOPK0K20K0K13 LDI

53、X04 ANDM8005 FROMK0K30D10K16 CMPK2010D10M107 LDM18 TOPK0K0H300K19 TOPK0K1K6K310 TOPK0K115K0K111 FROMK0K29K4M10K112 LDIM2013 MPS14 ANIM4015ANIM4116ANIM4217ANIM4318OUTT0K219MRD20LDT0210RM4022ANB23TOPK0K21K1K124TOPK0K22K0K125ANDM4126ANDM4227ANDM4328OUTTIK229OUTM4030MRD31ANDT132TOPK0K23K0K133MRD34ANDM4135TOPK0K24K500K136TOPK0K22K63K137ANDM4238ANDM4339OUTT2K240OUTM41. 專業 .專注 .41 MRD42 LDT243 0RM4244 ANB45 TOPK0K21K2K146 ANDM4347 OUTT3K248 OUTM4249 END3