CN206696686U - 一种具有同期并网功能的plc装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有同期并网功能的PLC装置，其包括：设有CAN总线板的模块插箱，所述CAN总线板上设置有CAN总线，及连接在所述CAN总线上的主控模块插座，电源模块插座及若干个基础IO插座，其中：所述主控模块插座上插接有CPU主控模块，全部或部分所述基础IO插座上分别插接有同期模块，所述电源模块插座上插接有电源模块。与现有技术相比，本实用新型将CPU主控制器、同期模块及电源模块集成至同一个模块插箱内，实现了PLC可编程功能和同期并网功能的一体化，其特别适合小型水力发电厂的应用需求。

Description

一种具有同期并网功能的PLC装置

技术领域

本实用新型属于电力***继电保护及自动化控制领域，具体涉及的是一种具有同期并网功能的PLC装置。

背景技术

电力***中的断路器同期合闸并网操作频繁，同期(SYN)装置的使用重要且关键。基于科技水平的发展进步，各种智能型、微机型同期装置应运而生，逐渐取代了早期的手动同期装置、模拟型同期装置等，有效地解决了断路器合闸角误差大、并列时间长、准确度低等各种问题。

现阶段，我国水力发电***中，智能化与自动化水平正在逐步提高，由微机自动准同期装置、微机保护测控装置及各种可编程控制器(PLC)组成的同期合闸并网***得到了普遍应用。上述由各类独立装置组成的同期合闸并网***的功能非常强大，其能够有效地保证了同期并列操作的快速性与准确性。同时，这类庞大的同期合闸并网***具有***接线复杂、调试繁琐、成本高昂、维护不便等诸多的技术问题，很难满足一些小型水力发电厂的应用需求。

鉴于以上问题，有必要开发出一种集成度更高、扩展性更强、具备同期合闸并网功能的逻辑可编程PLC设备，以满足小型水力发电厂的应用需求。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型一方面提供了一种具有同期并网功能的PLC装置，其技术方案如下：

一种具有同期并网功能的PLC装置，其包括：安装有CAN总线板的模块插箱，所述CAN总线板上设置有CAN总线及连接在所述CAN总线上的主控模块插座，电源模块插座和若干个基础IO插座，其中：所述主控模块插座上插接有CPU主控模块，全部或部分所述基础IO插座上分别插接有同期模块，所述电源模块插座上插接有电源模块。

在一个具体实施例中，所述CAN总线板上设置有六个所述基础IO插座，六个所述基础IO插座上分别插接有所述同期模块。

在一个具体实施例中，所述CPU主控模块采用型号为MPC8313的32位嵌入式微处理器，其上设有四个串口及两个以太网网口。

在一个具体实施例中，其还包括有触摸显示屏，所述CPU主控模块经一个所述串口与所述触摸显示屏连接。

在一个具体实施例中，所述同期模块采用型号为MK60DN512的32位微处理器为主控制器，其包括有两路带滤波功能的交流电压采集回路，四路无源24V直流开入量状态检测电路及五路带光电隔离的常开继电器输出回路。

在一个具体实施例中，所述电源模块用于将220V的交流\直流电转换为+3.3V、-3.3V、+12V、-12V、+24V及-24V的直流电，以满足所述CPU主控模块及所述同期模块的用电需求。

可见，本实用新型提出了一种可实现水力发电***或变电站内断路器开关同期并网合闸操作的PLC装置，其能够实现对机组与***、***与***之间连接断路器的同期并列操作功能。

与现有技术相比，本实用新型提供的具有同期并网功能的PLC装置，其具有如下显著优点：1、集成度高，其将CPU主控制器、同期模块及电源模块集成至同一个模块插箱内，实现了PLC可编程功能和同期并网功能的一体化；2、降低了产品的开发成本，特别适合小型水力发电厂；3、可在线配置同期运行参数、对同期测量电压和相位的精度进行校准，并能够实时查看PLC装置的运行状态，方便现场调试和测试维护。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

图1为一实施例中本实用新型提供的具有同期并网功能的PLC装置的结构示意图；

图2为图1中的CPU主控模块的接口示意图；

图3为图1中的电源模块的接口示意图；

图4为图1中的同期模块的接口示意图；

图5为图1实施例中的具有同期并网功能的PLC装置的工作原理示意图。

具体实施方式

请参考图1所示，在一个具体实施例中，本实用新型提供的具有同期并网功能的PLC装置包括模块插箱1及CAN总线板2，所述CAN总线板2安装在所述模块插箱1内，所述CAN总线板2上铺设有CAN总线。

所述CAN总线板2上安装有一个主控模块插座3，一个电源模块插座5及六个基础IO插座4。所述主控模块插座3、所述基础IO插座4及所述电源模块插座5经所述CAN总线实现导通连接。

本实施例中，所述主控模块插座3插接有CPU主控模块6，六个所述基础IO插座4上均插接有一个同期模块7，所述电源模块插座5上插接有电源模块8。当然，在其他实施例中，也可以选择只插接两个、三个、四个或五个同期模块7，空出来的所述基础IO插座4上可以插接其他类型的功能模块，以实现功能扩展。

请参考图2所示，本实施例中，所述CPU主控模块6采用型号为MPC8313的32位嵌入式微处理器，其包括有四个串口61及两个以太网网口62。

本实施例中，所述CPU主控模块6经一个所述串口61与触摸显示屏(未图示)连接，以实现人机显示功能。所述CPU主控模块6经一个所述以太网网口62与外部的PC上位机连接，以实现对本实用新型的控制及调试。

所述CPU主控模块6能够实现多任务实时并行处理，其所能实现的功能包括处理数据、执行用户程序、与PC上位机数据交互、为所述同期模块7下载运行参数、下发控制命令给同期模块7、接收同期模块7测量到的实时数据等。

请参考图3所示，其示出了本实用新型中所述电源模块8的接口示意图。所述电源模块8实现交直流双供电输入，其能够将220V的交流或直流电转换成+3.3V、-3.3V、+12V、-12V、+24V及-24V的直流电，以满足所述CPU主控模块6及所述同期模块7的用电需求。

电源模块8所采用的电压转换技术及具体的电压转化过程均为本领域的成熟技术，其也并非本实用新型的保护范围，故此本说明书不再赘述。本领域一般技术人员可以参考图3所示的接口定义及逻辑结构来实现电源模块8，也可以 采用其他接口定义及逻辑结构来实现所述电源模块8，本申请并未对此进行限定。

请参考图4及图5所示，本实施例中，所述同期模块7采用型号为MK60DN512的32位微处理器(MCU)为主控制器，其包括有2路独立带滤波功能的交流电压采集回路、4路无源24VDC开入量状态检测电路及5路带光电隔离的常开继电器输出回路。其中：所述交流电压采集回路用于实现对待并侧(对象侧)和***侧的电压测量并计算出相位，其电压测量范围为1.0V～130V。所述开入量状态检测电路用于检测有压同期信号开入、无压同期信号开入、撤销/复位命令及断路器合闸信号，其以光电隔离接入，能有效隔离现场的强电干扰。所述常开继电器输出回路用于实现合闸输出、电压与频率调节脉冲输出。

本实用新型所包括的每个所述同期模块7均能控制一个断路器开关，通过采集、测量断路器合闸开关两侧的实时电压、频率与相位，所述同期模块7能实现如下功能：(1)、同期启动状态下，所述同期模件7计算压差、频差和相位差，处理同期逻辑条件判断，自动进行电压、频率调节输出，预测同期合闸时刻，提前一个导前时间发出合闸控制信号，并通过通讯总线与所述CPU主控模块6交互数据；(2)、CPU主控模块6上电或复位运行时，所述同期模件7能够接收所述CPU主控模块6下发的同期参数；(3)、CPU主控模块6正常运行中，所述同期模件7向所述通讯总线传输实时测量数据，通过所述触摸显示屏可方便查看本实用新型的PLC装置的实时运行情况。

请继续参考图5所示，本实施例提供的具有同期并网功能的PLC装置的工作原理及执行过程如下：

(1)电压、频率、相位计算。同期模件7上19/20接口测量合闸断路器待并侧电压，21/22接口测量合闸断路器***侧电压，两个电压采集回路独立，均设置有滤波处理和PT转换。将处理转换后的电压信号送至同期模块7的主控制器的ADC通道，经ADC采样转换和傅式计算，得到实时电压值。将处理转换后的电压信号经比较运放处理，得到高低电平信号，送至同期模块7的主控制器的PORT管脚，配置该两个管脚为上升沿触发中断模式，在各自中断进程中计算连续两次上升沿所经过的时间，以及中断时刻的TIMER计数器数值。根据经过时间计算两侧交流电压的周期和频率，根据两通道TIMER计数差值计算相位 频差值，即相位角差。

(2)开入状态检测。同期模件7的4路无源24VDC开入量状态检测电路(有压同期启动、无压同期启动、同期撤销复位命令、断路器合闸辅助触点)经过光耦隔离将开关信号送至同期模块7的主控制器的各个PORT口，同期模块7的主控制器检查4路开入分合状态。

(3)有压/无压同期命令检查。当有压同期启动信号的状态由“0”变为“1”时，认为有有压同期合闸命令需要执行；当无压同期启动信号由“0”变为“1”时，认为有无压同期合闸命令需要执行。这两种开入状态同时只允许有一个信号有效。无论何种命令下，当有状态为“1”的撤销/复归开入时，同期判断过程结束，计算恢复到初始状态。

(4)同期条件及逻辑判断。有压同期启动时，要求待并侧与***侧均有电压。当压差或频差过大时，同期模块7的主控制器按照同期参数中的调频周期或调压周期时间间隔来发送调节脉冲信号给电厂的励磁或调压***，脉冲信号的宽度取决于压差或频差的大小，直至实际压差和频差都满足同期条件时，停止调节，然后根据同期参数中导前时间来预测并捕捉同期合闸角，在相位角差达到预测的导前角时刻发出合闸命令。无压同期启动时，对于线路型同期对象，任意有一侧保持在无电压状态，对于机组型同期对象，保持在机端侧电机有电压***侧无电压状态时，即可发出合闸命令。

(5)合闸信号为脉冲信号，保持时间为导前时间+100ms，恢复常开状态。

(6)任何时候，有撤销/复归命令时，所有同期检查及判断立即停止。

(7)在无同期执行过程中，***检查到有校正命令时，将根据标准情况，即对象测与***侧有着相同状态，电压为额定值100V、频率为50Hz/60Hz、相位差为0进行校正。

可见，本实用新型提出了一种可实现断路器开关同期并网合闸操作的PLC装置，其能够实现对机组与***、***与***之间连接断路器的同期并网操作。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种具有同期并网功能的PLC装置，其特征在于，包括：

安装有CAN总线板的模块插箱，

所述CAN总线板上设置有CAN总线及连接在所述CAN总线上的主控模块插座，电源模块插座和若干个基础IO插座，其中：

所述主控模块插座上插接有CPU主控模块，全部或部分所述基础IO插座上分别插接有同期模块，所述电源模块插座上插接有电源模块。

2.如权利要求1所述的具有同期并网功能的PLC装置，其特征在于，所述CAN总线板上设置有六个所述基础IO插座，其中，六个所述基础IO插座上分别插接有所述同期模块。

3.如权利要求1所述的具有同期并网功能的PLC装置，其特征在于，所述CPU主控模块采用型号为MPC8313的32位嵌入式微处理器，其上设有四个串口及两个以太网网口。

4.如权利要求3所述的具有同期并网功能的PLC装置，其特征在于，所述PLC装置还包括有触摸显示屏，所述CPU主控模块经一个所述串口与所述触摸显示屏连接。

5.如权利要求1所述的具有同期并网功能的PLC装置，其特征在于，所述同期模块采用型号为MK60DN512的32位微处理器为主控制器，所述同期模块包括有两路带滤波功能的交流电压采集回路，四路无源24V直流开入量状态检测电路及五路带光电隔离的常开继电器输出回路。

6.如权利要求1所述的具有同期并网功能的PLC装置，其特征在于，所述电源模块用于将220V的交流\直流电转换为+3.3V、-3.3V、+12V、-12V、+24V及-24V的直流电，以满足所述CPU主控模块及所述同期模块的用电需求。