GE90—30 PLC电源供电方式分析

摘 要：分析东乡水电站监控系统PLC电源供电方式

关键词：GE90-30 PLC；电源；事故；监控

广宁东乡水电站总装机容量为2×8.5MW，机组为灯泡贯流式，设备多，其中SM-4D水电站计算机监控系统是湖南紫光测控有限公司开发的，由调度中控室的服务器和两台机组PLC、公用PLC、DCAP3000系列保护单元箱监控综合自动化系统、其它厂家RTU远动终端系统组成，可对远方和现地的遥测量、遥信量、遥脉量进行准确的测量、监视及处理，并对系统中各可控电气设备进行遥控、遥调，完成对水电站全面的监视和控制要求。同时特别注重实现水电站故障运行状态的监测、分析功能，即电力系统运行中的事故分析、事故记录及接地检测功能，以协助运行人员尽快掌握事故发展过程、查明事故原因、采取措施迅速恢复发电。整个监控系统有3个PLC：#1机PLC、#2机PLC、公用PLC。PLC采用美国通用公司的GE90-30系列，由电源模块、CPU模块、通讯协处理器模块、128路数字量输入模块、64路数字量输出模块、32路模拟量输入模块组成，其供电电源是DC24V，PLC模板配置及电源供电较图如下：

机组部分开出回路原理图如下：

机组事故停机流程图如下：

由上图可知：东乡监控系统PLC DC24V电源是由1DY开关电源输出的，1DY开关电源输入是通过小型断路器4DK连接至直流系统DC220V母线的，机组LCU屏所有的开出继电器是由1DY开关电源供给。假设在发电期间，东乡机组监控PLC DC24V电源失电，那后果不堪设想：机组PLC运行灯灭，机组PLC程序中止，后台与机组PLC通讯中断，所有机组开关量输入、模拟量输入无反应，所有机组开出继电器失电。特别是机组运行时一直动作的四台发电机冷却风机和由低位油箱抽油至50米高程高位油箱的轴瓦油泵继电器失电，拒动，造成高位油箱的油在重力作用下1分钟内自循环流光，轴承缺油瞬间烧瓦，发电机定子绕组、定子铁芯、转子绕组因无冷却而温度急升，无PLC程序运行，无事故跳闸和紧急停机开出，就算当值运行人员发现，由于轴瓦油供油泵在离中控室30米深的低位油箱处，不可能在短短的一两分钟内完成手动起动供油泵、手动投入发电机冷却风机、机组手动降负荷、手动跳闸、手动高压顶起、手动刹车、手动停机等程序，必然会造成烧瓦、烧定子线圈等特大事故。东乡水电站是灯泡贯流式机组，如果发生烧瓦事故，需要取出轴瓦进行更换，新轴瓦还要研磨、调试；如果发生烧定子线圈事故，还要请专业施工队吊出定子，属机组大修，没有一个月时间根本无法完成，再加上机组因此而不能发电的电费损失，估计总共损失两三百万元。

造成PLC DC24V电源消失的原因有：直流系统DC220V电源消失、4DK小型断路器跳闸、1DY开关电源内部损坏。1DY开关电源由于长期通电，运行几年后极易因内部电容、电阻等元件损坏而无输出，存在危及机组运行的重大隐患。

因此，提高PLC DC24V供电可靠性，消除危及运行的重大隐患，显得尤其重要。其中有以下两种改良方式：

方案一：两路电源并联在线运行方式电路图

这种方案的优点是有交直流两路不同的输入，就算其中一路电源、一个小型断路器、一个开关电源有故障，均不影响正常供电，并会通过继电器K1或K2报警。VR01和VR02二极管是防止两电源间有环流产生。

方案二：通过24V继电器切换至备用电路图

这种方案的特点是通过中间继电器KA来切换存在故障的2DY，确保PLC供电正常。

东乡水电站采用第一种方案对#1机组PLC、#2机组PLC、公用PLC供电电源进行技术改良后，提高了PLC电源的可靠性，消除了监控重大隐患，运行至今，没有出现因PLC电源消失而引发的事故。