PLC在110KV电网电流保护中的应用及程序设计.doc

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 082班 学生姓名 指导老师 唐建国老师 完成日期 2010.12 前 言当代社会对电的依耐很大，什么叫电能，怎样开发电能，怎样利用能是人们很在意的话题，对此我很荣欣能够利用自己有限的知识对电方面有些介绍！电流保护是指利用电力系统短路或异常工况下电流增大的特征所构成的继电保护。最原始形态的继电保护熔断器就是一种电流保护。最简单的电流保护是反映相电流的三阶段式，即电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护。 三段式电流保护是最常见的电流保护方式，它包括瞬时电流保护（又称I段电流保护）、带时限的电流速断保护（又称II段电流保护）、定时过流保护（又称III段电流保护）。控制器（又称PLC）是指：一种专门为工作环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。PLC作为新一代的工业控制装置，结构简单、性能全面、可靠性强。其突出优点是：使用方便，具有杰出的实时功能和强大的通讯功能。PLC的体积小、结构紧凑、编程方便，梯形图编程方式面向一般电器技术人员，操作简单、维修方便，易于实现机电一体化，因而在变电站综合自动化中得到了广泛的应用.结构包括：中央处理器，存储器，输入输出单元，编程器等。PLC的工作原理是什么，怎样正确的操作它在本次论文里都有答案。再者怎样设计出PLC的电流保护方案了？设计此方案要注意什么？FX2N指令系统软件部分的设计包括哪些？注意什么问题。本次毕业论文针对以上问题都有详细的解答。在此得郑重说明一哈：在唐建国老师的大力帮助下我们能够顺利完成此次设计方案，对此表示衷心感谢！ 完成人：xxx 时间：2010 .12. 10摘 要 PLC与继电器保护相比，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，即用软件方式来实现“可编程”的目的。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。因此 ，我们选用PLC来控制本设计选用FX2N-4AD以及FX2N-8MR模块进行运行，主要过程是从电网接受电流，经电流-电压变换器，将电流转换为FX2N-4AD模块接收的电压模拟量，之后输出数字量，由PLC模块接收并处理，调动内部的逻辑控制程序，输出跳闸动作信号，实现电网电流保护。关键词： 电网保护，PLC，FX2N-4ADPLC and protection relay, compared to the distinction that having essence, relay protection is by hardware or hardware wiring the change to change the program. And PLC introduces microcontroller semiconductor memory and so on the new electronic components, and in which instructions for programming, more flexible modification, use software ways programmable purposes. PLC has the versatility, use convenient, wide adaptability, high reliability and anti-interference ability strong, with simple programming etc. Characteristics. PLC in industrial automation control especially sequence control the status, in the foreseeable future, it is to cannot replace. Therefore, we use PLC to control This design multi-back FX2N - 4AD and FX2N - 8MR module operation, the main process from grid accept current, the i-v converter, and will FX2N - for the current transition 4AD module receiving voltage analog quantities, after the digital quantity, by PLC output module receives and processing, arouses internal logic control procedures, the output signal, realize trip movement grid current protection. Keywords: electrical protection, PLC, FX2N - 4AD 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6第一章 电网的电流保护概况71.1 电网电流保护简介71.2 电流保护的原理71.3 输电线路三段式电路保护的构成及动作过程。71.4 电流保护的配合9第二章 可编程控制ID（PLC）概况92.1 PLC的技术背景92.2 PLC的结构92.3 PLC的工作原理102.4 I/O模块11第三章PLC电流保护方式设计说明123.1 PLC保护方式设计说明123.2 设计的基本原则与主要内容123.3 PLC选型说明13第四章PLC电流保护的技术方案144.1 控制方案的设计144.2 控制方案的比较18第五章 硬件部分设计195.1 实现原理及原始数据195.2 电气元件的选择与计算195.3 动作值的整定计算23第六章 软件部分设计266.1 保护程序软件流程图266.2 FX2N-4AD模块应用程序的设计276.3 PLC(FX2N-8MR)电流保护程序的设计326.4FX2N-4AD缓冲寄存器状态检测程序设计35结束语36第七章 附图37一、FX2N4AD模块与PLC连接原理图37二、PLC输入输出接线图38三、FX2N-4A/D模块的接线方式39四、梯形图40五、元件清单43第一篇 概述 电力网中用继电器实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，抗干扰能力插，出口电路可控硅元件质量不能可靠保证等缺点。PLC实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了接线逻辑控制到数字逻辑控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单的控制到运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越，今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都在大幅提高 采用PLC控制时，其保护主要采用的技术方案是：设置FX2N-4AD进行模拟量的处理，之后进行数字量的运算、处理，克服了继电器数量多，接线复杂，保护盘体积大，继电器易磨损，怕振动等缺点，并节省材料，增加了效率和可靠性，节省了处理步骤，提高了人机接口和网络的各方面能力。第一章 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是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套保护装置，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，段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线路三段式限流保护的构成及工作过程 线路三段式限流保护的原理接线图及展开图如下图所示：图一 三段式电流保护接线图 其中KA1、KA2、KS1构成第一段瞬时电流速断保护：KA3、KA4、KT1、KS2构成第二段限时电流速断保护：KA5、KA6、KT2、KS3构成第三段定时限过电流保护。三段保护均启动KOM，使断路器跳闸，同时相应段的信号继电器动作掉牌，值班人员便可从其掉牌指示判断是哪套保护动作，进而对故障的大概范围作出判断。1.4 电流保护的配合 各级电流保护装置中的时间继电器的延时时间是按阶梯原则整定的。根据保护动作选择性要求，一般应该由距离故障点最近的保护装置动作使断路器跳闸，所以保护装置故障点的时间继电器的整定值应比上一级的保护装置的时间继电器的整定值要小，同理就能推出上一级保护装置中的时间继电器的整定值又比更上一级的整定值小，即递增的原则整定时间继电器的延时值.第二章 可编程控制器ID(PLC)概况2.1 PLC的技术背景 PLC即可编程控制器，是一种专门为工作环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它作用可以编制程序的储存器，用来在其内部储存执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC作为新一代的工业控制装置，结构简单、性能全面、可靠性强。其突出优点是：使用方便，具有杰出的实时功能和强大的通讯功能。在其小小的单元中，包含强大的功能，使之能够独立地或通过网络公布式系统轻而易举地完成复杂的控制任务，很小的投入即能获得最有效的自动化系统，在工业现场领域深受欢迎，特别是经过特殊的模块配置后，可以在保持简单易用的特点的同时大大扩展其应用领域。PLC的体积小、结构紧凑、编程方便，梯形图编程方式面向一般电器技术人员，操作简单、维修方便，易于实现机电一体化，因而在变电站综合自动化中得到了广泛的应用。多年来，可编程控制器从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了接线逻辑控制到数字逻辑控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单的控制到动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越，今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都在大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。2.2 PLC的结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。1、 中央处理单元 中央处理单元式PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它的扫描方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，进过命令解释后按指令的规定执行逻辑运算或算数运算的结果送入I/O映象原或数据储存器内，等所有用户程序执行完毕后，最后将I/O映象里的各输出状态或输出输出寄存器内的数据传递到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。2、 电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用，如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电的波动在+10%（+15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。3、 存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器2.3 PLC的工作原理PLC的工作原理过程如下图所示：图2、PLC工作原理1扫描阶段 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样阶段，用户程序执行和输出刷新三个阶段，完成上述三个阶段称作一个扫描周期，在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。2. 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态跟数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内，输入采样结束后，输入用户执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变，因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。3. 用户程序的执行阶段 用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序一次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是扫描梯形图左边的由各触点构成的控制路线，并按先左后右，先上后下的顺序对由触点构成的控制路线进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态，或者确定是否执行该梯形图所规定的特殊的功能指令。 在用户程序执行的过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其它输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对其上面的程序起作用。4. 输出刷新阶段 当扫描用户结束后，PLC就进入输出刷新阶段，在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的阶段。这时，才是PLC的真正输出2.4 I/O模块 I/O 即input输入和output输出的第一个字母。PLC与电气器路的接口，是通过输入输出部分I/O完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器的状态。输入模块及电信号转换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O 分为开关量输入DI，开关量输出DO，模拟量输入AI，模拟量输出AO等模块，除了上述用 I/O外，还有特殊I/O模块，如热电阻，热电偶，脉冲当模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理基本配置的能力，即受最大的线板或机架措数限制。第三章PLC电流保护方式设计说明 3.1 PLC保护方式设计说明 电力网中用继电器实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，抗干扰能力插，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。3.2 设计的基本原则与主要内容 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便；保证控制系统的安全、可靠；考虑到生产的发展和工艺改进，在选择PLC时，应适当留有余量。其次，如果以提高产品产量和安全为目标，则应将系统可靠性放在设计的重点；如果要求系统改善信息管理，则应将系统通信能力与总线网络设计加以强化。在总体方案设计之前，应深入了解控制系统要求，搜集资料，并密切关注机械设计部分与电气控制部分配合，从而拟定出相应的电气控制方案。 PLC控制系统是有PLC与用户输入、输出设备连接而成的，用以完成预测控制目的与相应的控制要求。因此，PLC控制系统设计的基本内容应该包括：（1)根据设备的控制要求，以及所提出的各项控制指标与经济预算，首先进行的系统的总体设计（2）根据控制要求基本确定数字I/O点和模拟通道数，进行I/O点初步分配，绘制I/O使用资源图。（3）进行PLC系统配置设计，主要为PLC选型。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用。选择PLC应报告机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。（4）选择用户输入设备（按钮、操作开关、传感器）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象，这些设备属于一般的电器元件，其选择的方法参考相应的书籍。（5）设计控制程序。在深入了解与掌握控制要求、主要控制的基本方式以及应完成的动作、必要的保护和连锁等方面情况之后，对较为复杂的控制系统，可用状态流程图的形式全面的表达出来。必要时还可以将控制任务分成独立的几个部分，这样可以化繁为简，有利于编程和调试。程序设计主要包括绘制控制系统流程图、设计梯形图、编制语句表清单。3.3 PLC选型说明 三菱公司是世界著名的几大PLC生产与开发的厂家之一，其中大、中、小微型机各有特色所长，在中国市场的占有率居前列。特别是它的小型FX2N系列机，在用户中享有很高的声誉。 FX2N系列是小型整体式PLC，其在一小单之内综合有各种性能，包括同步脉冲控制，中断输入，脉冲数出。模拟量定时等功能。能处理广泛围的机电控制应用。是设备内装控制单元的理想产品。另外，完整的通信能保证了个人计算机和FX2N系列终端的通信这些通信功能使用户能设计一个经济的分布式保护系统。 所以本人考虑设备数量应用场合，选择FX2N系列PLC。因为它具有可靠性高，体积小，扩展方便，使用灵活的特点。第四章PLC电流保护的技术方案4.1 控制方案的设计4.1.1 开关量方式实现方案 如用PLC实现电网的电流保护，须把电网的电流信号用PLC输入节点状态来表示，须把表示电流大小的信号与PLC相连就成为解决问题的关键所在。（A）PLC开关量输入方式接口电路，当开关K闭合时，图3，开关量、电平量转换电路CPU读取的结果为“1”，反之为“0”。图（b)可以看作是图（a）的等效电路，连图(b)中输入端可以为逻辑电平信号，当有电平信号输入时，CPU读取的数据为“1”，反之为“0”，这样就实现了开关量到电平量的转换，电网电流信号转换为电平信号便可用PLC实现电网的过流保护。连续变化的电流信号通过整流，转换为连续变化的电压信号，在通过电压比较口把连续变化的电压信号转化为逻辑电平信号，如图（4)所示。连续电路中，R1为过流对应的基准电压值，电网电流小于过流的整定值时，Vi1Vr1时比较口输出为“0”当电网电流大于过流的整定值时比较口输出为“1”，同理Vr2为二路电压比较口上的表征限时速断对应的基准电压值，Vr3为三路电压比较口上的表征速断对应的基准电压值。那么PLC的输入X00，X01,X02三个节点状态表示电网电流的分段大小。图4 开关式PLC保护硬件原理图图5所示的PLC软件实现电网过流保护4.1.2 模拟式系统实现方案2.1 用ADcosop型A/D转换CD 由于小型PLC的I/O接口只能接收的是开关量，如用PLC控制系统实现过流保护也能像微机一样，需如像前述电路，先把描述电网的电流信号经过整流转化为与电流成线性关系的电压信号。再把该电压信号接到ADC电路，经过A/D转化为数字量，并与PLC相连，如图6所示。PLC处理用户程序将输入节点的信号组合得到一个数字量信号。经PLC微处理的数据处理后送到PLC所指定的DoDn单元中，再把数字量转化为BCD码与基准电压的数字量单元Dn+1、Dn+2、Dn+3进到比较这三个数据存蓄单元分别存放着速断、限时速断、过流的整定值所对应的数字量BCD码，便可到当前线路状态。不同线路状态按照三段保护的原理分别驱动不同的输出，当输入量大于Dn+1值时，输出跳闸信号到断路口的跳闸装置，并指示。当输入量大于Dn+2小于Dn+1时，启动延时，延时输出跳闸信号并显示，当输入量大于Dn+3小于Dn+2时，启动过流延时，当延时到输出跳闸命令并显示。图6是的模拟量与PLC连接的原理图。图6 ADC0809型连接原理图2.2 用模拟量输入模块FX2n4AD FX4AD模拟量输入模块是FX系列专用的模拟量输入模块。该模块有4个输入通道（CH），通过输入端子变换，可以任意选择电压或电流输入状态。电压输入时，输入信号范围为DC-10+10V,输入阻抗为200千欧姆，分辨率为5mV；电流输入时，输入信号范围为DC-20+20mA,输入阻抗为250欧，分辨率为20A。FX4AD将接收的模拟信号转换成12位二进制的数字量，并以补码的形式存于16位数据寄存器中，数据范围是-2048+2047。它的传输速率为15ms/k，综合精度为量程的1%。FX4AD的工作电源为DC24V，模拟量与数字量之间采用光电隔离技术，但各通道之间没有隔离。FX4AD消耗PLC主单元或有源扩展单元5V电源槽30mA的电流。FX4AD占用基本单元的8个映像表，即在软件上占8个I/O点数，在计算PLC的I/O时可以将这8个点作为PLC的输入点来计算。如用FX24AD模拟量输入模块将电网电流转换PLC数字量，需将电网的电流信号转换为与之线性关系的电流模拟的信号（-20mA+20mA)或电压模拟信号（-10V+10V）。由于系统电网变化的电流互感器的二次侧额定电流的规定1A或5A。而FX2N4AD模拟量的输入电流远小于电流互感器的二次侧额定电流，不能将其直接送入FX2N4AD。必须进行交换才能输送。由上述FX2N4AD可将处理两类模拟信号;一是电压模拟信号，二是电流模拟信号。因此，从用于系统线路电流的电流互感器到FX2N4AD输入端。需设置用来变换的中间部分，该部分包过二个环节：变换环节和整流环节。变换环节的作用是电流互感器二次侧电流进一步变换适合FX2N4AD接收的小电流或变换为电压。整流环节将正弦电流信号转换为FX2N4AD接口处理的模拟信号。为保持电网电流的模拟信号较好的线性关系，交换环节系用电抗变换器:即将电流互感器二次侧电流经电抗变换器转换为电压信号。其电路原理图如下所示。图7 用FX2N4AD模块与PLC连接原理图 模拟电压信号经桥式整流器变换为直流模拟电压信号送入FX2N4AD的通道BFM1、BFM2、BFM3(其系统次数可在14096范围设定），而通道CH1、CH2、CH3系统的平均值分别对应送入BFM5、BFM6、BFM7系统的当前值分别对应存入BFM9BFM11。将系统当前值与PLC内D0D3的设定值比较若大于设定值，则PLC输出跳闸信号，使QF跳闸，并由信号装置显示zz4.2 控制方案的比较上述三个方案从原理上均能实现电网电流的PLC的保护。方案一如实现电网过电流保护存在着比较器的基准电压Ur一般来用分压电路实现，致使整定很不方便，不方便现场人员操作，不易实现连线整定，易变坏影响。方案二虽能克服方案一难的连线整定和不易连线整定的缺点。但单片型ADCOSOP型A/D转换芯片不是FX2N系统PLC供数据模块。保护程序的编号两者不同，相互的联接也不如FX2N4AD方便和简单，且抗振现场电磁干扰的能力也不如后者。方案三较方案一、方案二有其独特的优点，它克服方案一，方案二的不足够之好，有具有方案二的优点，且在抗现场干扰，与PLC的比较，程序的编号都较之简单。同时，也易现场操作人员的使用。经综合比较，在设计拟定取用方案三。 第五章 硬件部分设计5.1实现原理及原始数据1、 原理电路图如下所示： 当系统线路发生短路时，电流互感器AT副边电流 大，通过电流电压变换装置iu。把交流电流变换或适当的交流电压u，经全波整流变换脉动电压U，经滤波送入FX2N4AD系统通道。当PLC有输入时，当大于设定值改根据输入的某段（I、II、III段）信号，调动内部的逻辑控制程序，输出跳闸动作信号，实现电网电流保护。当系统当前值与PLC内D0D0数据寄存器存蓄的设定值时进行比较5、2 电气元件的选择与计算 1、电流互感器的选择 1) 变比的选择已知线路计算电流：=108ATA一次侧电流取=(+0.5) = (108+54) =162A取变比为/=80=400/5(!) 准确度的选择准确度是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值的最大误差，固在选取电流互感器用于继电保护中，故选取准确度为5P级的电流互感器。(2) 选择电流互感器 型号：LCWB-126 主要技术数据:额定频率：50Hz最高电压：126KV额定一次电压：110/3KV额定一次电流：400800A额定二次电流：5A额定电流比：400800/5A( 测量级带中间抽头400/5)级次组合：0.5/0.2S/5P40/5P40 规定从L1起向L2排列（L1为绝缘侧）二次绕组的额定输出：50VA标准准确级a) 测量级：0.5、0.2S级b) 保护级：5P标准准确限值系数：20仪表保安系数：Fs52） 校验 （1） 准确度校验 原则： 二次侧回路所连负载容量。 =(+) =+(+) 、：二次回路中的仪表， 继电器线圈的额定负载和阻抗。 、接头、触电的接触电阻，取0.1 ：二次回路导线电阻 =/(rs) r:为导线电阻，铜线r=53m/ 铝线r=32m/ 为导线计算长度，设单向长度为， 则：互感器为星型接法时： 两相V接线： = 一相式接线：=2（2） 动稳定度，热稳定校验： 动稳定度校验： =2.55 当相关产品取法 热稳度校验： （.).2t. Time:等效时间，取0.5/（s)2、电流电压变换器的选择电流电压变换器是电流互感器二次电流转化电压的变化电压的变换器，也称阻抗变换器。根据工作原理的不同有电磁式、电子式。因此结构上有较大差异。本设计选择陕西依星科技有限公司生产的YXGZ07型电流电压变换器。 主要技术数据和特点如下表所示：录波用电压输出电流变换器。使用时，输出方式既可以用引线输出，也可用接插件输出参数符号指标额定输入电流010A二次输出电压010V精度等级P0.1级最大过载电流 -60耐压Vd3000V/min绝缘强度-1000M/500V/min工作温度-25C+65C存储温度-40C+80C工作频率f451500相对温度-50K精度0.1相位差10额定电流输入 5A3、 整流二极管的选择计算1） 整流电路交流侧的输入电压 整流电路交流侧的输入电压取决电网电压。是随电网电流的变化而变化，其变化的大小方面取决与电流互感器的变化值，另一方面与电流电压变换器的转移阻抗大小，其变化范围在正常负荷电流至三相短路电流低的范围内。从对电网电流保护的角度看。正是利用这些变化而实现电网电流的三段式保护。因此，交流侧的电压便显的简单，而取决电网电压的大小。 2) 整流电路直流侧（输出）电压 因整流电路直接向FX2N4AD提供随电网变化的电压模拟量。如求整流电路输出直流电压在DC-10V+10V范围，而FX2N4AD其绝对输入电压为正负15V。由此可以模拟电压的正常输入范围是DC-10V+10V内。而-10V+10V是模拟电压的有效范围内的最高值。考虑到整流电路直流侧的电压消失，取最高电压值在11V较为合适。3) 直流侧滤波电容、稳压管的确定 (1) 滤波电容的确定 一般要求： (35) 现在取 = 5.， 而T=0.02s 因此: =5. =0.05s 已知FX2N4AD的输入电阻200K 则： =0.25F 选取； 电容 型号：CD11-25V/10UF 主要技术参数： 电压 25V 微法 10uF 稳压管的选择 型号：BZX55C11v 主要技术参数： 最高电压 11V 功率 0.5W4) 整流二极管的选择 型号：IN4001 主要技术参数 最高反向峰值电压50V 平均整流电流 1.0A 最大峰值浪涌电流30A 最大反向电流5.0A 正向压降1.0（V) 外型：41 正向压降 1.0（V） 外型：DO414 模数转换模块的选择. 选择FX2N4AD模拟量输入模块 主要技术指标：项目输入电压输入电流模拟量输出范围-10+10V（输入电阻200W）-2020mA(输入电阻205W)数字输出12位，最大值+2047，最小值-2048分辩率5mV20A总体精度1%1%转换速度15ms（6ms 高速）隔离模拟电路之间采用光电隔离电源规格主单元提供5V/30mA直流，外部提供24V/55mA直流占用I/O点数占用8个I/O点，可分配为输入或输出适用PLCFX1N FX2N FX2NC5 PLC的选定：根据设计需要。可初步PLC的型号机输入输出点数为FX2N-8MR。FX2N是三凌FX系列的PLC的2N型。FX系列PLC包括：FX2S，FX1N，FX2N等，8MR是指点继电器输出型PLC，8表示输入与输出加一起共8点，MR表示是继电器的输出形，FX2N-8MR可以王城本设计的所有程序的需要。并功能强大，使用方便，灵活，可靠性也很高，并且投资少。简单，便于工程技术人员操作，更为经济，所以选择PLC的型号为FX2N-8MR。5.3 动作值的整定计算本保护装置是从电流-电压变换器系集反应电网电流变化的模拟电压信号经FX2N-4AD转换模拟数字信号供PLC运行行后实施三段电流保护，使PLC电流保护装置在不同保护段能可靠动作，必须有相应的动作值。因将各段保护动作值计算如下：1设计计算的原始数据： 本线路最大负载电流：Icmax.1=108A 下段线路最大负载电流：Icmax.2=86A 本线路最大运行方式下三相线路电流I(3)K1.maix=860A 本线路最小运行方式下两相线路电流：I(2)k1.maix=640A 下段线路最大运行方式下三相线路电流：I(3)k2.maix=680A 下段最小运行方式下两相线路电流I(2)k2.min=450A 线路额定电压：UN=110KV 第三段线路最大运行方式下三相线路电流： I(3)k3max=240A2、 动作值整定计算1).无限时速断保护的整定计划计算，因无限时速断电流保护的动作值相对另二段保护的动作值的动作值数值大，整定计算时的次段作为三段保护动作值的上限。 原始数据：电流互感器的变比：Ki=60 本线路最大运行方式下三相线路电流：I(3)k1.max=860A 本线路最小运行方式下二相线路电流：I(2)K1.min=640(A)电流电压变换器规格参数： 输入电流：20A 输出电压：12V考虑电流互感器有不大于10%的变化误差。无时限速断电流保护的动作值 I2id2=krou(I(3)1maxI(3)1.max0.1)/Ki =13(8608600.1)/60 =17（A）换放至电流电压变换器二侧输出端电压： 已知：输入电压上限：20A 输出电压上限：12V 所以： U2H/I2H=U2H/I2H I1.H输入电流上限 U2.H输出电压上限 I1.H实际输入有计数电流 U、2.H实际有计数电压 故： U2H=I1HU2H/I1H 因: I1.H=I1.n2=17（A）将己知数代入上式: 设: U2.H =10.2(V)变换到整流器的二次侧：UI1.d=U2.H=10.2=9.2(V)小于FX2N-