電力系統(tǒng)中PLC自動(dòng)化裝備常問題及維護(hù)探討

蔣源芳 李海強(qiáng)

摘 要：目前電力系統(tǒng)中保護(hù)裝置絕大數(shù)采用PLC控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的高效、靈敏、可靠的保護(hù)功能，同時(shí)對(duì)其維護(hù)保養(yǎng)也提出新的要求，本文通過現(xiàn)場常見問題總結(jié)，對(duì)PLC維護(hù)保養(yǎng)進(jìn)行技術(shù)探討供大家參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；PLC；自動(dòng)化保護(hù)裝置；維護(hù)；探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.158

1 概述

電氣系統(tǒng)中傳統(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器，是供配電系統(tǒng)內(nèi)常見的保護(hù)裝置，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和工礦企業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的增多，顯然已不能滿足變電站自動(dòng)化對(duì)繼電保護(hù)裝置的要求。PLC及其網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用，PLC主要通過軟件程序來取代以傳統(tǒng)繼電器為主的順序控制、過程控制，它通過程序內(nèi)部定義標(biāo)簽、組態(tài)、人機(jī)界面來替代傳統(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)式繼電保護(hù)，由程序取代硬件接線的方式來實(shí)現(xiàn)其邏輯控制，達(dá)到傳統(tǒng)電氣保護(hù)的功效。將PLC控制理念引入傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置中，可以克服傳統(tǒng)繼電器存在的不靈敏、誤差大、動(dòng)作滯后的弊端；兼容了傳統(tǒng)繼電保護(hù)的功能，尤其是在一些大中型供配電保護(hù)系統(tǒng)中復(fù)雜、繁瑣保護(hù)與控制；另外PLC強(qiáng)大的通訊功能，為站內(nèi)遠(yuǎn)距離測、控提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。PLC系統(tǒng)的引入，能使供配電保護(hù)系統(tǒng)的工作變得更加簡單方便、靈敏可靠。

2 PLC保護(hù)系統(tǒng)常見問題及維護(hù)方案

（1）CPU異常：CPU報(bào)警時(shí)，應(yīng)查看CPU報(bào)警指示，但它的報(bào)警一般都是很簡單，比如只顯示“內(nèi)部、外部故障”，不能直接暴露問題。最常見的還是“外部故障”諸如傳感器、輸入/輸出單元故障的多，需要時(shí)間和精力去查找。至于“內(nèi)部故障”多是由電源、通訊模塊引起的。

（2）輸入/輸出單元、擴(kuò)展單元異常：出現(xiàn)該類故障報(bào)警時(shí)，應(yīng)首要查看輸入/輸出單元和擴(kuò)展單元銜接器銜接狀況、電纜銜接狀況，由此能確定故障單元。對(duì)此類問題，一般采用排除法最好。

（3）CPU運(yùn)行正常，保護(hù)裝置不動(dòng)作、無法執(zhí)行：一般狀況下可依照：輸入——程序執(zhí)行情況——輸出的過程進(jìn)行檢查。

1）首先要排除外部硬件問題：輸入查看是運(yùn)用輸入LED指示燈辨認(rèn)，當(dāng)輸入LED不亮?xí)r，可開始斷定是外部輸入體系問題，再配合萬用表查看，尤其是一些無源信號(hào)最為常見。有源信號(hào)就要測量其電壓情況，要分別①測量電源側(cè)，以排除電源問題；②測量終端側(cè)是否低電壓，該類問題較為常見如傳感器潮濕、接地等。當(dāng)LED亮而內(nèi)部監(jiān)視器無顯現(xiàn)時(shí)，則可認(rèn)為是輸入單元、CPU單元或擴(kuò)展單元的問題。

2）程序過程查看，是通過上位機(jī)組態(tài)軟件來查看運(yùn)行過程，當(dāng)梯形圖的接點(diǎn)狀況（通、斷狀況）與現(xiàn)場不一致時(shí)，則是程序錯(cuò)誤（例如內(nèi)部繼電器兩層運(yùn)用等），或是運(yùn)算部分出現(xiàn)問題，這種現(xiàn)象最容易出現(xiàn)在安裝調(diào)試階段或改寫部分程序后。

3）輸出查看可用輸出LED指示燈辨認(rèn)。當(dāng)運(yùn)算成果正確而輸出LED指示錯(cuò)誤時(shí)（主要為邏輯錯(cuò)誤），則可認(rèn)為是CPU單元問題。當(dāng)輸出LED亮而無輸出、無執(zhí)行，則多為中間繼電器或外部負(fù)載體系出現(xiàn)問題。

4）無論輸出、輸出異常，我們還要檢查該點(diǎn)上一級(jí)動(dòng)作的條件是否得到滿足，這個(gè)思路很重要：某點(diǎn)不動(dòng)作，不能只查這一點(diǎn)，要順著流程和逆著流程向上、向下查一下，保護(hù)動(dòng)作的條件是否得到滿足！不能“頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳”的檢查。

（4）電源短時(shí)停電，程序內(nèi)容也會(huì)消失。1）首先查看電池是否存在問題。最常見的是“低電壓”報(bào)警或直接不顯示。這個(gè)是最常見的問題，筆者也多次遇到過這種現(xiàn)象，比如在2017年5月15-17日電氣試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)PLC系統(tǒng)故障，無法讓保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，對(duì)PS通過“FMR”開關(guān)解除故障，但“BATT1F、BATT2F”（綠色）故障燈一直亮，故障依然無法消除。后經(jīng)檢查確認(rèn)是兩臺(tái)PS均為電池故障，拆除電池測量均為1V。另外在檢修過程中，因PS經(jīng)常處于“OFF”位置且電池也取下來，導(dǎo)致CPU內(nèi)容程序丟失的問題，也需要從上位機(jī)重新下載。所以針對(duì)這種現(xiàn)象我們要：更換電池必須帶電進(jìn)行，否則CPU內(nèi)程序易丟失；PS不能長時(shí)斷電。如果把直接更兩塊電池的話，更換時(shí)間不得超過1分鐘。2）如果在替換電池后依然呈現(xiàn)電池異常報(bào)警，就可判定是存儲(chǔ)器或是外部回路的漏電流異常增大或有較強(qiáng)的電磁干擾所造成的。這就要從外部的接線入手進(jìn)行檢查，相對(duì)來說就困難的多了。3）如果電池沒有出現(xiàn)低電壓、電池?fù)p壞的現(xiàn)象，那我們就要必要通過過反復(fù)通斷PLC本身電源來查看系統(tǒng)能否啟用。因?yàn)槭刮⑻幚砥髡_啟動(dòng)，PLC中設(shè)有初使復(fù)位點(diǎn)電路和電源斷開時(shí)的保存程序電路。這種電路出現(xiàn)異常問題時(shí)，就不能保存程序，所以可用電源的通、斷進(jìn)行查看。

（5）光纖鏈路模塊故障。現(xiàn)在PLC系統(tǒng)多采用光纖組網(wǎng)，光纖及設(shè)備本身故障率是很低的，最常見的是光端機(jī)及其電源故障，一般情況下先檢查電源輸出情況，如果異常更換后基本都能解決。還有一種情況不太常見，但也遇得到過比如：在一次檢修工作后，發(fā)現(xiàn)PLC自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)無法正常工作，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)為光纖鏈路模塊無法通訊，同時(shí)SYSTEM、CH2-LEVEL、CH3-LEVEL燈亮，CH3紅燈，CH1＼CH2燈不亮，CPU，EXTF燈亮、RDEF燈亮，同時(shí)CPU無達(dá)到RUN位置，STOP燈一直亮。CP，INTF燈亮，無法RUN位置，STOP燈一直亮。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)是在停送電時(shí)造成的系統(tǒng)程序丟失，導(dǎo)致系統(tǒng)無法識(shí)別從站、無法通訊，從上位機(jī)載程序后恢復(fù)正常。

（6）電源重啟或復(fù)位后，CPU動(dòng)作“STOP”，無法至“RUN”位置：這種問題可認(rèn)為是噪聲攪擾或PLC內(nèi)部接觸不良所造成的。噪聲原因一般都是電路板中小電容容量減小或元件功能不良所造成的，對(duì)接觸不良原因可經(jīng)過輕輕敲PLC機(jī)體進(jìn)行查看，還要查看電纜和銜接器的連接狀況。這種現(xiàn)象也很常見，尤其是在某些檢修工作后，尤其是檢修或移動(dòng)一些線纜，導(dǎo)致線纜之間的間距發(fā)生變化造成的電磁干擾。

3 結(jié)束語

電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化保護(hù)裝置，是保護(hù)系統(tǒng)的重中之重，雖然它們都有很可靠的硬件保證，但我們還是要做到“未雨綢繆”，通過我們精心的維護(hù)、保養(yǎng)讓系統(tǒng)更加可靠、安全、靈敏。本文中的維護(hù)方法和程序僅限于PLC系統(tǒng)的檢查，如果牽涉高電壓設(shè)備及檢查請(qǐng)一定按站內(nèi)既定的程序執(zhí)行。