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摘要：对天生桥水电站直流系统充电回路存在的问题进行分析研究后，通过公用盘内的可编程控制器的备用输入、输出继电器采集整流回路中的二路交流电源的信号、控制充电回路的工作方式，成功解决了充电不及时，长期亏电或过充电的问题，保证了直流系统正常可靠运行。
关键词：直流充电回路；可编程控制器；自动控制；天生桥水电站
引言
天生桥水电站位于陕西宁强县境内，是二郎坝水力发电公司梯级水电开发工程中的第一级电站。设计水头80米，设计流量14.5m3/S，装机3×2500KW。从2000年6月三台机组投产发电以来，直流系统中的充电回路就存在缺陷，其中第二路充电回路完全无法运行。第一路充电回路时常发生故障，导致直流系统无法正常運行，严重影响了天生桥水电站的安全运行。
主要问题有：第二路充电回路中的时间继电器工作不可靠，由于该时间继电器是老式产品，且延时要求很长，目前市场已难以买到，存在铁芯晃动空间大，时常发生铁芯闭合不良而引起的震动。触点接触易发生接触不良而引起回路不正常动作，当发生铁芯震动时，整个控制回路几乎无法正常运行。
延时不准确，导致不能按设计的要求进行充电，可发生充电不足使蓄电池处于馈电状态，直接影响直流系统的可靠性，并且严重影响电池的使用寿命。
也可能发生过充电，当发生过充电时会使直流系统电压偏高，对部分直流用电设备有不良影响，并且影响蓄电池的使用寿命。
第一充电回路时常发生延时不准确现象。
直流充电控制方式分为两种:
手动控制：即手动操作切换工作方式为均充或浮充。
自动控制：即自动切换工作方式为均充或浮充。
浮充工作方式为长期工作状态，主要是供给正常的继电保护、自动装置及信号回路的工作电流及补偿蓄电池自放电损失的电能。
均充工作方式为补充蓄电池大量放电后，进行急速充电的一种工作方式，当交流电源停电时间超过180秒，在交流电源恢复时设备工作在均充状态。8小时自动切换（自动控制方式）为浮充工作方式。
原控制回路由2个时间继电器及4个中间继电器组成，电路原理图（部分）如下。
K1用于交流电源停电时，测停电时间，当停电时间超过3分钟时，延时闭合触点闭合，若来电则以均充方式运行。
K5用于测均充时，充电装置若以均充方式运行，k5即动作，并开始计时，8小时以后断开，转为浮充方式运行。
该控制回路中，时间继电器k5长期带电工作，而且整个电路中有较多触点串联，容易发生触点接触不良的现象。在多个触点相串联的回路中，当一个触点发生接触不良时，即可使整条控制回路出现故障。
当支流电源电压下降或继电器、接触器铁芯闭合不好时会产生噪音，并且有可能导致触点接触不良。因此整个控制回路容易发生故障，会影响直流系统的可靠性。
针对发现的问题，现将由继电器与接触器构成的控制回路改为可编程控制器（即PLC）来控制，利用了中控室内的公用盘PLC的备用输入模块的开关量输入点和备用输出继电器实现。
改为PLC控制以后，原控制回路的所有功能都能实现，原控制步骤及过程现由PLC内部程序处理。避免了以前容易发生的触点接触不良，铁芯震动等不良因素的影响，实现了运行稳定，无噪音及准确控制。
由PLC控制以后，外部接线很少，很简单，相对以前的继电器及接触器构成的控制回路，突出体现了使用元件少，接线简单的特点。因此，具有维护量少，故障率低，容易检修查找故障。因此大大提高了直流系统的运行可靠性。
下图为PLC控制的外部接线图
00024为浮充输出继电器接点，00025为均充输出继电器接点，分别用于控制充电回路的浮充和均充工作方式，当00025吸合时为均充状态，此时充电电流较大，用补偿大量放电后的电流亏损，实现快速充电。另外由于电池串联有个别落后电池在较大电流的影响下可使其容量得到恢复。
当00024吸合时为浮充状态，此时充电电流较小，用于补偿电池在运行中产生的自放电现象，浮充方式为长期工作方式，可保证蓄电池组经常保持充电良好状态。
PLC编程梯形图如下
其中10032为充电主回路接触器开关量输入点，它反映主充电回路中接触器的状态，当充电回路运行时，该接触器为吸合状态，其常开触点闭合，常闭触点断开。当充电回路的交流电源消失或将充电回路切除时，该接触器释放，其常开触点断开，常闭触点闭合。
T1、T2、T3、T4为时间继电器，T1设定时间为180秒，即3分钟，当停电或切除充电装置后开始计时。00025为均充状态输出，接均充状态指示灯，指示均充状态。00024为均充浮充控制输出继电器，用于控制浮充或均充状态。T2、T3、T4设定时间为8小时，当充电装置的交流电源停电时间超过3分钟后，如果来电则在均充方式下运行，8小时后自动切换为浮充方式，并且长期按浮充方式运行。
运行效果
经过改为PLC控制以后，通过实验达到了运行要求，经过两年多的运行可知，直流系统未出现异常现象，保证了直流系统稳定可靠的运行。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：直流充电回路；可编程控制器；自动控制；天生桥水电站
引言
天生桥水电站位于陕西宁强县境内，是二郎坝水力发电公司梯级水电开发工程中的第一级电站。设计水头80米，设计流量14.5m3/S，装机3×2500KW。从2000年6月三台机组投产发电以来，直流系统中的充电回路就存在缺陷，其中第二路充电回路完全无法运行。第一路充电回路时常发生故障，导致直流系统无法正常運行，严重影响了天生桥水电站的安全运行。
主要问题有：第二路充电回路中的时间继电器工作不可靠，由于该时间继电器是老式产品，且延时要求很长，目前市场已难以买到，存在铁芯晃动空间大，时常发生铁芯闭合不良而引起的震动。触点接触易发生接触不良而引起回路不正常动作，当发生铁芯震动时，整个控制回路几乎无法正常运行。
延时不准确，导致不能按设计的要求进行充电，可发生充电不足使蓄电池处于馈电状态，直接影响直流系统的可靠性，并且严重影响电池的使用寿命。
也可能发生过充电，当发生过充电时会使直流系统电压偏高，对部分直流用电设备有不良影响，并且影响蓄电池的使用寿命。
第一充电回路时常发生延时不准确现象。
直流充电控制方式分为两种:
手动控制：即手动操作切换工作方式为均充或浮充。
自动控制：即自动切换工作方式为均充或浮充。
浮充工作方式为长期工作状态，主要是供给正常的继电保护、自动装置及信号回路的工作电流及补偿蓄电池自放电损失的电能。
均充工作方式为补充蓄电池大量放电后，进行急速充电的一种工作方式，当交流电源停电时间超过180秒，在交流电源恢复时设备工作在均充状态。8小时自动切换（自动控制方式）为浮充工作方式。
原控制回路由2个时间继电器及4个中间继电器组成，电路原理图（部分）如下。
K1用于交流电源停电时，测停电时间，当停电时间超过3分钟时，延时闭合触点闭合，若来电则以均充方式运行。
K5用于测均充时，充电装置若以均充方式运行，k5即动作，并开始计时，8小时以后断开，转为浮充方式运行。
该控制回路中，时间继电器k5长期带电工作，而且整个电路中有较多触点串联，容易发生触点接触不良的现象。在多个触点相串联的回路中，当一个触点发生接触不良时，即可使整条控制回路出现故障。
当支流电源电压下降或继电器、接触器铁芯闭合不好时会产生噪音，并且有可能导致触点接触不良。因此整个控制回路容易发生故障，会影响直流系统的可靠性。
针对发现的问题，现将由继电器与接触器构成的控制回路改为可编程控制器（即PLC）来控制，利用了中控室内的公用盘PLC的备用输入模块的开关量输入点和备用输出继电器实现。
改为PLC控制以后，原控制回路的所有功能都能实现，原控制步骤及过程现由PLC内部程序处理。避免了以前容易发生的触点接触不良，铁芯震动等不良因素的影响，实现了运行稳定，无噪音及准确控制。
由PLC控制以后，外部接线很少，很简单，相对以前的继电器及接触器构成的控制回路，突出体现了使用元件少，接线简单的特点。因此，具有维护量少，故障率低，容易检修查找故障。因此大大提高了直流系统的运行可靠性。
下图为PLC控制的外部接线图
00024为浮充输出继电器接点，00025为均充输出继电器接点，分别用于控制充电回路的浮充和均充工作方式，当00025吸合时为均充状态，此时充电电流较大，用补偿大量放电后的电流亏损，实现快速充电。另外由于电池串联有个别落后电池在较大电流的影响下可使其容量得到恢复。
当00024吸合时为浮充状态，此时充电电流较小，用于补偿电池在运行中产生的自放电现象，浮充方式为长期工作方式，可保证蓄电池组经常保持充电良好状态。
PLC编程梯形图如下
其中10032为充电主回路接触器开关量输入点，它反映主充电回路中接触器的状态，当充电回路运行时，该接触器为吸合状态，其常开触点闭合，常闭触点断开。当充电回路的交流电源消失或将充电回路切除时，该接触器释放，其常开触点断开，常闭触点闭合。
T1、T2、T3、T4为时间继电器，T1设定时间为180秒，即3分钟，当停电或切除充电装置后开始计时。00025为均充状态输出，接均充状态指示灯，指示均充状态。00024为均充浮充控制输出继电器，用于控制浮充或均充状态。T2、T3、T4设定时间为8小时，当充电装置的交流电源停电时间超过3分钟后，如果来电则在均充方式下运行，8小时后自动切换为浮充方式，并且长期按浮充方式运行。
运行效果
经过改为PLC控制以后，通过实验达到了运行要求，经过两年多的运行可知，直流系统未出现异常现象，保证了直流系统稳定可靠的运行。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。