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基于PLC的发电机故障录波系统的研究与设计

www.cechina.cn2009.11.10

        1、引言
        发电机电力系统的重要组成部分www.cechina.cn,它的可靠运行对于保证电力系统的稳定具有重要意义。发电机故障录波装置所记录的数据为工作人员正确分析发电机故障原因,研究事故对策,及时处理事故提供了可靠的依据,同时控制工程网版权所有,根据故障录波数据还可以分析系统的故障参数、各电气量的变化规律,进行故障定位等,这些对于保证电力系统的安全可靠运行起着十分重要的作用。可编程控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC)作为工业控制专用的计算机,由于其结构简单、性能优良,抗干扰性能好,可靠性高,在机械、化工、橡胶、电力等行业工业控制现场已日趋广泛地得到应用CONTROL ENGINEERING China版权所有,成为工控现场进行实时控制的最主要的控制装置。本文介绍一种利用可编程控制器和扩展模拟量模块实现发电机故障录波的方法。
        2、系统的组成和工作原理
        系统的组成框图如图1所示,由上位计算机和1套PLC测控系统组成。PLC通过外部变送器、互感器与发电机组相连,发电机机端电压U、定子电流I为三相交流电,分别经电压互感器(PT)和电流互感器(CT)转换成三相100V、5A的二次信号,发电机转子励磁电流经过分流器RS转换成75mV信号,再经过三相功率(含有功、无功)变送器、三相电压变送器、直流电流变送器转换成与其成比例的0~10V电压信号后输入到PLC的模拟量模块。模拟量经过A/D转换,然后根据互感器、变送器的变换比例计算出机端电压U、转子电流If、有功功率P和无功功率Q的等机组运行量。PLC每隔20毫秒采样一次,每40毫秒将采样的数据保存到故障数据区中。当发生故障后,PLC记录下故障发生以后的13秒数据,故障数据记录过程结束。当PLC接收到上位机发送来的传送命令时,PLC将记录的故障数据通过串口通讯传送给上位机。上位机将数据完整的接收下来,经过数据处理显示出机组运行量U、If、P、Q、Ug(电压给定)在故障前7秒、后13秒的波形曲线,这样就可以对发电机故障进行分析了。在本系统中,PLC选用SIMATIC S7-226;模拟量模块选用与S7-226配套的产品EM235;PLC与计算机之间通过PC/PPI电缆连接以串行方式进行通讯。

发电机故障录波系统框图


        图1 发电机故障录波系统框图

        3、下位机程序设计
        PLC属于下位机,其程序共分为3个模块CONTROL ENGINEERING China版权所有,它们是初始化子程序、录波子程序和通信子程序。以下将分别说明各模块的设计思想。
        3.1 初始化子程序
        初始化子程序包括初始化自由口通信参数,设置接收命令RCV启动和结束条件控制工程网版权所有,数据指针赋初值,连接20ms采样、接收和发送中断。
        3.2 录波子程序
        录波子程序在20ms采样中断中调用,负责记录机组运行量U、If、P、Q、Ug在故障前7秒、后13秒的数据。
        在PLC中定义一个连续的数据区VW4000~VW8998,用来保存故障数据。每个运行量的数据占用1000字节的数据块,地址分配如下,U:VW4000~VW4998 If:VW5000~VW5998 P:VW6000~VW6998 Q:VW7000~VW7998 Ug:VW8000~VW8998。
        录波子程序每隔40毫秒将采样的数据送到各自的数据块中。为每个数据块定义一个数据指针,其初始值分别指向各数据块的首地址。每传送一次数据,各指针向下移动2字节。故障前7秒数据(350字节)是循环记录的,即如果

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