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1、湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 毕业设计说明书课题名称：PLC在110KV电网电流保护中的应用及程序设计专 业 系 轨 道 交 通 系 班 级 铁道运用082班 学生姓名 渠立辉 指导老师 唐建国老师 完成日期 2010.12 前言 大学即将毕业的毕业设计，我是满怀自信的做完这个毕业设计，虽然是第一次做这样的工作，但还是很期待自己能完美的收场。 本毕业设计的主要是关于PLC在110KV电网电流保护中的应用及程序设计。在毕业设计中，首先从简单逐次的深入并且得到论证的最佳答案，在第四章PLC电流保护的技术方案中明显的可以看到有三个不同的设计方案，前两个各有优缺点，但是第三个是综合各前两个的方案
2、而得出的最佳方案。使PLC在110KV电网电流保护中的应用更佳完美。 在本毕业设计中不光有PLC电流保护的技术方案还有第五章硬件部分设计，只有这样才能更好的体现出方案的设计。为保护110KV电流在电网中稳定输送，在本次毕业设计中我们选用三段式电流保护。当保护线路上发生短路故障时，其主要特征为电流增加和电压降低。所以采用三段式电流保护三段式电流保护主要包括：无限时电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护。电流速断、限时电流速断、过电流保护都是反映电流升高而动作的保护装置。它们之间的区别主要在于按照不同的原则来选择启动电流。速断是按照躲开某一点的最大短路电流来整定，限时电流速断是按照躲开下
3、一级相邻元件电流速断保护的动作电流整定，而过电流保护则是按照躲开最大负荷电流来整定。但由于电流速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此，为保证迅速而有选择地切除故障，常将电流速断、限时电流速断和过电流保护组合在一起，构成三段式电流保护。PLC为现代化提供了很好的发展空间，PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。由于时间所限，设计书难免有不足之处，敬请各位老师批评指正并提出宝贵意见。 2010年12月 摘要 随着人们对供电可靠性要求越来越高，很多时
4、间段是用电的高峰或底峰需防止电网电流突然增大所造成的破坏，这就需要一种对电网电流的过电流保护的装置来进行保护。采用可编程控制器（PLC)解决这类问题具有独特的优势，在电气自动化方面具有广阔的应用前景和很多的市场潜力。与传统继电控制系统相比较，可编程控制器（PLC)的优势在于：体积小，高度集成，同时还有数字运算、数据处理和数据通讯功能。PLC作为新一代的工业控制装置，结构简单、性能全面、可靠性高。本课题是基于可编程控制器的过电流保护设计，用以实现在电流突然增大的时候使保护装置而构成的保护，成为电流保护，使之可以适应用电要求较高企业的需求。本文分析了基于PLC的电网电流的过电流保护的设计理念，设计
5、方法，主要阐述了系统硬件、软件的设计。关键词：过电流保护；PLC数据处理。 Abstract With increasing demands on power supply reliability, a lot of time is the peak electricity power grid or the end of the peak current required to prevent the damage caused by the sudden increase, which requires a kind of grid current over-current protect
6、iondevice to be protected.Using programmable logic controller (PLC) to solve this problem has a unique advantage in electrical automation has broad application prospects and a lot of market potential.And compared to the traditional relay control system, programmable logic controller (PLC) advantages
7、: small size, highly integrated, as well as digital computing, data processing and data communications.PLC as a new generation of industrial control devices, simple structure, the overall performance and reliability.This topic is based on over-current protection Programmable Logic Controller Design
8、for a sudden increase in the current implementation, when the protective device consisting of protection, a current protection, so that it can meet the electricity needs of demanding enterprises.This paper analyzes the current grid-based PLCs over-current protection design, design methods, mainly on
9、 the hardware and software design.Key words: over-current protection; PLC data processing.毕业设计书1、 设计题目PLC在110KV电网电流保护中的应用及程序设计2、 设计原始资料1、 设计原始资料1、 电网的电流保护接线图2、 FX2N系列PLC编程手册2、 设计内容1、 PLC系统配置2、 PLC系统硬件配置3、 PLC输入输出接线4、 程序设计5、 基于PLC的110KV电网电流保护接线图原理图3、 设计成果1、 设计说明书2、 设计程序清单3、 PLC接线原理图目录第一篇 概述1第一章 电网的电流
10、保护概况21.1 电网电流保护简介21.2 电流保护的原理21.3 输电线路三段式电路保护的构成及动作过程21.4 电流保护的配合3第二章 可编程控制ID（PLC）概况42.1 PLC的技术背景42.2 PLC的结构42.3 PLC的工作原理52.4 I/O模块6第三章PLC电流保护方式设计说明73.1 PLC保护方式设计说明73.2 设计的基本原则与主要内容73.3 PLC选型说明8第四章PLC电流保护的技术方案94.1 控制方案的设计94.2 控制方案的比较13第五章 硬件部分设计145.1 实现原理及原始数据145.2 电气元件的选择与计算145.3 动作值的整定计算18第六章 软件部分
11、设计226.1 保护程序软件流程图226.2 FX2N-4AD模块应用程序的设计236.3 PLC(FX2N-8MR)电流保护程序的设计286.4FX2N-4AD缓冲寄存器状态检测程序设计31结束语32第七章 附图33一、FX2N4AD模块与PLC连接原理图33二、PLC输入输出接线图34三、FX2N-4A/D模块的接线方式35四、梯形图36五、元件清单3940 第一篇 概述 PLC对电网电流的保护及程序设计主要用于110KV的电路中。这类对电网电流的保护主要采用三段式电流保护，三段式电流保护包括：瞬时电流速断保护，带时限电流速断保护和定时限过电流保护相互配合构成整套保护。 电力网中用继电器实
12、现的传统的电流保护，经过长期运行，证明无疑是成功的。但它们存在着继电器的数量多，接线复杂，保护盘体积大，继电器易磨损，怕振动等缺点。同样，晶体管继电器保护装置也存在着焊点多，插件多，抗干扰能力差，出口电路可控硅元件质量不能可靠保证等缺点。 PLC电流保护方式装置是以微处理器为核心的保护装置，它有机地将微型计算机技术、自动化技术及通信技术融为一体。可编程控制器作为一种通用的工业控制器，可以用于所有工业领域。 PLC与继电器保相比，有着本质的区别，继电器保护是通过硬件或硬件接线的变更来改变程序。而PLC引入了微处理半导体存储器等新型的电子器件，并用规定的指令进行编程，能灵活地修改，即用软件方式来实
13、现“可编程”的目的。因此PLC的外部接线简单。除此之外，它具有高可靠性，抗干扰能力强，功能完善，编程简单，使用方便，易于扩充等优点。用PLC代替传统的继电器实现电网的电流保护是本设计的主要任务。第一章 电网的电流保护概况1.1 电网电流保护简介 输电线路发生短路时，电流突然增大，电压减低。利用电流突然增大使保护装置而构成的保护，成为电流保护。而当电流流到某一额定值时，反应于电流升高而动作的保护装置叫做过电流保护。过电流保护一般分定时限与反时限过电流保护，电流速断保护，中性不接地系统的单相接地保护。瞬时电流速断保护（又称I段电流保护）。它是反映电流升高，不带时限动作的一种瞬时动作电流保护。由于瞬
14、时电流速断保护不能保护线路的全长。因此，可以增加一段带时限的电流速断保护（又称段电流保护）。如果瞬时电流速断拒绝动作，由时限的电流速断保护动作切除故障。定时限过流保护（又称段电流保护）是指保护装置的动作时间不随短路电流的大小而变化的保护。由瞬时电流速断保护，时限的电流速断保护和定时限过电流保护都是反应电流增大而动作的保护，它们相互配合构成一整保护装置，称做三段式电流保护。三段保护的区别主要在于起动电流的选择原则不同。其中速断和时限速断保护是按照射开某线路一点的最大短路电流来整定的，而过电流保护是按照射开线路最大负荷电流来整定的1.2 电流保护的原理 三段式电流保护一般由瞬时电流速断保护，带时限电流速断保护和定时限过电流保护相互配合构成整套保护。是利用不同过电流值设置不同的延时动作时间来规避工作尖峰电流和使发生短路故障时，只有故障点最近的断路器动作以减小断电的影响范围。其中I、段联合作为线路的主保护，断作为本线路的近后备和相邻线路的远后备保护。在有些情况下可以只装两段甚至一段 。1.3 输电线路三段式电路保护的构成及动作过程 线路三段式限流保护的原理接线图及展开图如下图所示：
