试论PLC变频器在变电站检修排水水泵中的应用

摘 要：以某变电站PLC变频器在检修排水中的实际操作为例，介绍该系统相关硬件配置，控制回路及软件设计，PLC是采用Modicon TSX Momentum 系列，通过MB+网络把检修排水泵的信息量传到中控室的计算机系统。应用变频器对常规控制回路进行改造，提高水泵的使用寿命，通过改造减少缺陷的发生，降低运行人员的劳动强度，提高变电站排水的自动化水平。

关键词：自动控制 可编程控制器 检修排水泵 变频器 MB+网络

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）011-061-02

某变电站共有三台检修排水泵，流量分别是1000、550、340m3/h，扬程分别46、51、42M，功率分别是225、180、135KW。检修排水主要是机组大修时排除蜗壳和尾水管积水的作用，同时也排除进水口闸门漏水和尾水闸门漏水的作用，在变电站检修排水泵的自动控制非常重要，原来的检修排水泵主要由可控硅降压启动来进行控制，控制回路均采用常规继电器进行控制，自动化水平低，增加了运行人员的劳动强度。

1 采用可编程控制器与变频器结合

电力系统无论在稳态、紧急状态还是恢复状态，都需要对系统频率动态特性进行分析，以确保系统的安全稳定的运行。变电站采用可编程控制器与变频器结合，对原有的控制回路进行改造和升级，采用可编程控制器来控制变频器，以保障变电站排水水泵的正常功能。

（1）PLC变频器是电力系统的重要组成元件之一，它的安全运行关系着变电站排水水泵的可靠性。现场运行过程中，经常出现PLC变频器故障影响变电站排水水泵出力的情况，给排水水泵的正常运行造成较大的困难，尤其在变电站设备新投运时，PLC变频器不出力，更难以满足排水水泵的出力要求。

（2）对PLC变频器编程过程中，首先需要组织运行、检修和设计单位的有关人员，查看PLC变频器尺寸、设备基础情况和PLC变频器的位置，防止进水。

2 编程控制器与变频器结合控件对变电站抽水水泵的作用与优点

编程控制器与变频器结合旨在控制水泵房水压自动控制，冷却水由三台水泵控制，两用一备，其水压控制原理是：根据水压信号，由Siemens S7-200可编程控制器控制变频器实现对三台水泵组的转速控制，进而控制出水水压，实现对水压的控制。

（1）热水泵自动控制，由三台变频器实现对三台水泵组的控制，以实现对液位的控制。可编程控制器选用的是：SIEMENS S7-226可编程控制器，另加输入、输出模块。

（2）变频器选用的是：Danfoss变频器VLT5122 PT4C00 STR0DL，90KW、VLT5122PT4C00STR0DL，60KW。

（3）系统改造优点：节能：系统改造后，将水泵阀门开度打到100%，通过变频调速，实现对水压的控制。操作简单化，系统采用闭环自控调节，人手操作只剩给定、启/停操作。保证水箱水位的稳定，即可保证水压力的稳定，也即可保证冷却效果。降低马达及泵转速，大大减少设备磨损，延长设备寿命，减少设备维护、维修费。降低故障率，降低生产成本。

实现软启/软停，减浪涌电压。系统且配有多种通讯接口，为进一步升级留有余地。

3 PLC变频器改造方案和实施步骤

（1）确定改造方案后：1）制定详细的施工计划，落实好施工队伍，制定“三大措施”并组织学习；2）组织好技术交底，进一步对文案熟悉和细化分解，提前完成与物资部门进行联系经，落实设备和材料的进货时间；3）制定停电方案，做好相应的应急预案，本过程应在2-3天内完成。

（2）PLC变频器拆解过程中，要做好停电措施，拆解后对PLC变频器进行全面检查，检查结束后再进行组装，本过程1天内完成。

（3）PLC变频器基础制作，按照图纸开始设备基础开挖和制作，制作基础时与外部电缆沟有机结合，满足PLC变频器安装标准。本过程7-10天内完成。

4 对PLC变频器安全运行的影响因素

（1）PLC变频器在变电站检修水水泵的应用中，常受各种因素影响，其中，温度因子对PLC变频器的可靠运行影响最大，尤其是在夏季，一方面高温导致检修水水泵负荷较大，增加了PLC变频器故障的概率；另一方面，夏季高温还会影响到陈旧设备及线路的绝缘性。

（2）风力因子对PLC变频器使用影响也比较大，风力因子对PLC变频器的影响体现在容易影响PLC变频器的正常运行。

（3）降水是影响PLC变频器使用的另一重要因子，强降水加大了排水水泵的使用功率，而且夏季雷电常常伴随强降雨而来，一旦PLC变频器受雷击影响，就会出现影响安全运行的事故。

（4）湿度因素对PLC变频器也有很大影响，湿度使PLC变频器表面绝缘表面导电率增加，从而大大地降低了PLC变频器的绝缘性能，使PLC变频器出现事故的因素增大。

5 PLC变频器全过程动态过程方案

PLC变频器全过程动态仿真程序具备从电磁暂态、机电暂态到中长期动态的多时间尺度全过程仿真试验研究能力，能够更好地掌握排水水泵较长时间的动态特性，满足抽水水泵的客观需求。

（1）PLC变频器在不考虑中长期动态模型的情况下，可以只进行动态仿真，由于采用自动变阶变长的组合方式，运行速度较快。

（2）用于PLC变频器发生连锁反应的全过程动态过程摸拟，可以进行各种故障机理分析，研究连锁故障的本质原因，防止PLC变频器发生连锁故障。

（3）利用PLC变频器保护和安全控制模型，实现更为准确的事故前动态稳定和安全稳定分析，校核稳定控制的策略，进行相关仿真研究。

（4）当排水水泵工作功能受干扰后，考虑可能对PLC变频器造成的影响，研究机构要依据相关规程，研究防范策略和技术措施，对各种运行方式下PLC变频器故障设置操作进行长时间安全稳定计算，进行自动稳定态势分析，对PLC变频器系统动态行为的不利影响进行安全预控。

6 开展PLC变频器标准化运行的思考

标准化运行能够有效杜绝运行中的无序性，提高PLC变频器使用水平，是推进变电站安全生产长效机制建设，实现安全生产可控、能控、再控的重要手段。

（1）推行PLC变频器标准化运行，需要作业人员挂标准化作业卡，有关PLC变频器的工艺要求和质量标准均详细列出，并且融入在每一个作业环节，有助于提高PLC变频器施工工艺和质量。

（2）开展PLC变频器标准化运行，使PLC变频器使用的每一个环节都环环相扣，紧凑合理，避免出现事故影响排水水泵的使用。

（3）作业人员是开展标准化的主体，只有施工人员对标准化作业的控制程序乐于接受，善于应用，熟悉掌握，才能保证PLC变频器标准化运行的质量和效果，才能起到保障变电站排水水泵的正常运转。

7 强化PLC变频器运行人员素质建设的预控

变电站PLC变频器运行过程中，提高变电站运行人员的综合素质是保证PLC变频器正常运行和长期稳定的重要因素之一。

（1）从现场安全工作的情况看，提高员工自身安全意识，加强工作责任心是做好PLC变频器安全稳定运行的重要条件，因为每项工作都是由人来具体实施，PLC变频器出现故障，很多都是施工人员意识不强，工作不到位，危险源点发现不及时，或发现没有及时处理，都可能引发PLC变频器故障。

（2）严格执行规章制度，规范现场作业流程是做好危险源点预控工作的又一个重要组成部分，需要把反习惯性违章和危险源点预控工作结合起来，通过开展反习惯性违章更好的做好危险源点预控工作。

（3）防范作业人员自我意识强，盲目蛮干现象，强化施工现场的安全管理，让作业人员形成良好的习惯，加强员工的责任心、执行力，抓好现场的安全管理，以推进PLC变频器安全使用周期。

8 结束语

综上所述，通过PLC结合变频器实现了对检修排水系统的应用，在变电站运行中取得了很好的效果，提高了检修排水的自动化运行的水平。