泗阳第二抽水站直流电源智能化改造--控制网



泗阳第二抽水站直流电源智能化改造
企业：控制网 日期：2007-06-16
领域：PLC&PAC 点击数：1523


0引言

    泗阳第二抽水站是南水北调东线工程第四梯级站，也是江苏省淮水北调第一梯级站，该站装设单机流量30m3/s立式轴流泵机组两台套，设计扬程6.0m，配套立式同步电动机单机功率为2800KW，设35KV户内变电所一座，工程于1997年3月正式投入运行。

    泗阳第二抽水站原设计采用的GNC-40型镉镍蓄电池组，容量为40Ah。由于设计时没有充分考虑到综合自动化系统的要求，且经过多年运行后，电池组老化，容量下降严重，维护工作量增大，不能满足工程运行需要，特别是计算机监控系统运行的可靠性和安全性的要求。该站的直流电源经智能化改造后，运行情况理想，效果显著。

1、改造方案

    1.1功能要求

    （1）系统要具有高安全性，高可靠性及维护简单、维护周期长等特点，性价比高。

    （2）蓄电池组要求安全性高，免维护，寿命长，能为泵站的控制、保护、事故照明提供可靠的直流电源。

    （3）具有24V电源专用模块，以提供监控系统传感器工作电源；

    （4）配备电力专用逆变电源，为全站计算机提供可靠的备用电源，取代原UPS功能，实现交流电源断电时的自动切换。

    （5）系统内部监控自动化，具备各元件，蓄电池的自动巡检和报警功能，现场采用触摸屏，并有接口与综合自动化系统联网，实现远程监测和无人值守，具有智能化特点。

    1. 2主要设备的选型

    （1）蓄电池的选择

    考虑到现场设备的要求以及今后技术改造的发展，选用德国阳光牌阀控式A412/180A铅酸蓄电池，容量为180Ah，共18节，该Sonneschein系列蓄电池，具有免维护阀控全密封自动开闭安全阀保护，无爆炸危险，无腐蚀液化排出，能量大，内阻小，自放电率低，免维护，寿命长；

    （2）高频开关的选择

    作为蓄电池组充电及浮充运行的关键设备，先用3台YN-HC22-30自冷高频开关并联运行，作为充电模块组，采用三相三线制进线及先进的尖锋抑制器，EMI滤波，功率因数高，实现恒流、恒压输出，与上位机实现“四遥”功能，此外还具有过压、短路、过温、过流等保护功能，具有电流、电压手动、自动调整方式，模块故障时可自动切换，稳定性高。

    （3）电压自动调节器的选择

    为保证控制母线的精度（≤2%），选用DWG2/7-20A/35V型电压自动调节装置，配有自动控制电路，大电流直流继电器和分组降压硅链，调节迅速，工作稳定。

    （4）监控单元设备选择

    监控单元是直流电源系统实现智能化运行的核心部分，主要由PLC、模拟量巡检盒（BTS）、支路绝缘巡检盒（LIS）、触摸屏、传感器、总线等构成。

    PLC模块选用西门子公司S7-200系列高速性能模块，PLC1（CPU226）作为总控模件，PLC2（EM235）作为模拟量处理模件，PLC3（EM222）作为数字量扩展单元及报警输出模件，分别控制处理BTS、LTS及高频开关的信号和输出，选用MT510TV4触摸屏，有掉电故障检测功能，采用EasyBuilderV2.6.1编程软件，相关数据可以联机打印，电压、电流传感器选用CE系列隔离型传感器。

    （5）其它主要设备的选择

    系统选用YN3K220W2逆变电源，容量为3KVA，一路直流输入，一路交流输出，电源防雷选用YN-BH01型模块作为防雷、过电压保护器，直流输出采用施耐德直流断路器。

3、系统集成原理

    3.1直流主回路接线

    直流主回路充电模块组采用功双回路交流供电，互为备用，自动切换，合闸输出9路，控制输出15路，各回路安装传感器，原理图如下：

    3．2智能化监控原理

    该直流电源的智能化监控，是以PLC为核心，由各支路及电池的传感器（直流电压、直流电流及开关量）通过BTS、LIS的采样，进行数据的采集，监控和自动调节、控制，原理框图：

    模拟量巡检（BTS）分别对充电模块组的输出电流、电压、电池的充放电电流、电池电压、控制母线的电流、电压、每节电池的电压、蓄电池室温度进行巡回检测；支路绝缘巡检（LIS）主要对输出回路的绝缘情况进行在线检测；PLC3（EM222）主要是进行数字量扩展，为故障报警及自动调压提供输出控制信号；PLC2（EM235）对输入的模拟量进行处理，控制调节充电模块组的输出；由PLC1（CPU226）对系统的LIS、BTS进行控制调节，同时对支路各开关状态进行监测，通过PLC1的RS485接口，在触摸屏上可以进行相关参数的设置，自动控制调节画面显示，同时，由RS232接口实现与上位机的联网。

4、系统特点

    该系统综合了高频开关模块化冗余设计技术和计算机技术，监控单元智能化程度较高，监控单元采用高性能、高速PLC及外围电路，显示操作界面采用人机界面触摸屏，可以对系统中各部件进行实时扫描及控制，可以实现对电源充电模块的检测控制，单节电池电压巡检，分支回路绝缘检测，直流电压自动调节，电池组活化等功能，通过触摸屏可以方便地实现对充电模块、蓄电池组、活化监测，控制母线、绝缘监测，报警等相关参数、曲线、时间累计、容量累计等的浏览和设定、修改，并没有登录密码。

5、结语

    经过系统编程试验，工程投入运行。运行情况表明，系统操作简单，自动化程度高、可靠性、安全性好，维护简便，达到了无人值守的要求，具有良好的品质。
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