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西门子6SE7021-0ES87-1FE0技术参数
传感器的抗干扰性
1、电磁场
闭环霍尔效应电流传感器，利用了原边导线的电磁场原理。因此下列因素直接影响传感器是否受外部电磁场干扰。
（1）传感器附近的外部电流大小及电流频率是否变化；
（2）外部导线与传感器的距离、外部导线的形状、位置和传感器内霍尔电极的位置；
（3）安装传感器所使用的材料有无磁性；
（4）所使用的电流传感器是否屏蔽；
为了尽量减小外部电磁场的干扰，最好按安装指南安装传感器。
2、电磁兼容性
电磁兼容性EMC，（Electro -Magnetic Compatibility ）是研究电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作而又互不干扰，达到“兼容”状态的一门学科[8]。空间电磁环境的恶化越来越容易使电子元器件之间因互不兼容而引发系统的误动作，因此电工、电子设备电磁兼容性检测极有必要。由于实际生产、科研及市场推广的迫切需要，采用已通过电磁兼容性检测的电流和电压传感器已形成共识，并已成为一个强制性标准。ABB公司的所有电流传感器自1996年1月1日起，均已通过了EMC检测。
七、传感器标定
1、偏移电流ISO
偏移电流必须在IP=0、环境温度T≈25℃的条件下进行校准，按图9方法（双极性供电）接线，且测量电压VM必须满足：
VM≦RM×ISO （5）
2、精度
在IP=IPN（AC or DC）、环境温度T≈25℃、传感器双极性供电、RM为实际测量电阻的条件下进行测量，其接线如图10所示，并用公式（3）计算精度。
3、保护性测试
ABB公司的传感器在测量电路短路、测量电路开路、供电电源开路、原边电流过载、电源意外倒置的条件下都可受到保护。对上述各项测试举例如下：
（1）测量电路短路
此项测试必须在IP=IPN、环境温度T≈25℃、传感器双向供电、RM为实际应用中的电阻条件下进行，连接图如图11所示，开关S应在一分钟之内合上和打开。
（2）测量电路开路
此项测试条件为IP=IPN、环境温度T≈25℃、传感器双向供电、RM是实际应用中的电阻。测试图如图12，开关S应在一分钟之内完成闭合/打开切换动作。
（3）电源意外倒置测试
为防止电源意外倒置而使传感器损坏，在电路中专门加装了保护二极管，此项测试可使用万用表测试二极管两端，测试应在IP=0、环境温度T≈25℃、传感器不供电、不连接测量电阻的条件下进行。可使用以下两种方法测
试：
第一种：万用表红表笔端接传感器“M”端，万用表黑表笔端接传感器“+”端；
第二种：万用表红表笔接传感器负极，万用表黑表笔接传感器M端；
在测试中，如万用表鸣笛，说明二极管已损坏。
八、传感器应用计算[5]
根据图13，电流传感器的主要计算公式如下：
NPIP=NSIS； 计算原边或副边电流
VM=RMI； 计算测量电压
VS=RSIS； 计算副边电压
VA=e+VS+VM； 计算供电电压
其中，e是二极管内部和晶体管输出的压降，不同型号的传感器有不同的e值。这里我们仅以ES300C为例，这种传
感器的匝数比NP/NS=1/2000、标准额定电流值IPN=300A rms 、供电电压VA的范围为±12V～±20V（±5%）、副边
电阻RS=30Ω ，在双极性（±VA）供电，其传感器测量量程>100A且无防止供电电源意外倒置的保护二极管的情况
下，e=1V。在上述条件下：
（1）给定供电电压VA，计算测量电压VM和测量电阻RM：
设：供电电压VA=±15V
根据上述公式得：
测量电压VM=9.5V；
测量电阻RM=VM/IS =63.33Ω；
副边电流IS=0.15A。
所以当我们选用63.33Ω的测量电阻时，在传感器满额度测量时，其输出电流信号为0.15A ，测量电压为9.5V。
（2）给定供电电压和测量电阻，计算欲测量的峰值电流；
设：供电电压VA=±15V，测量电阻RM=12Ω，
则：VM+VS=（RM+RS）×IS =VA-e=14V
而：RM+RS=12W+30W=42W，
则最大输出副边电流： A
原边峰值电流：IPmax=ISmax（NS/NP）=666A
这说明，在上述条件下，传感器所能测量的最大电流即原边峰值电流为666A。如果原边电流大于此值，传感器虽测量不出来，但传感器不会被损坏。
（3）测量电阻（负载电阻）能影响传感器的测量范围。
测量电阻对传感器测量范围也存在影响，所以我们需要精心选择测量电阻。用下式可计算出测量电阻：
其中，VAmin—扣除误差后的最小供电电压；
e—传感器内部晶体管的电压降；
RS—传感器副边线圈的电阻；
ISmax—原边电流IP为最大值时的副边电流值。
另外我们可以通过下式确认所选传感器的稳定性。
如果VAmin不符合上式，则会造成传感器的不稳定。一旦出现这种情况，我们可以有以下三种方法克服：
1）更换电压更大的供电电源；
2）减小测量电阻的值；
3）将传感器更换成RS较小的传感器。
例如，某种型号的电流传感器，其标准额定电流IPN=1000A，匝数比NP/NS=1/2000，e值为1.5V，副边电阻RS=30
Ω，测量电阻RM=15W，用15V电源单极性供电。则VA=30V（单极性供电是双极性供电的2倍）， 而：
IS=IP×NP/NS =0.5A
VS=RS×IS=15V
VM=RM×IS=7.5V
通过以上检验，可知这种传感器在此条件下测量能保证稳定性。它所能测量的原边电流的最大值（即测量范围）
为：
九、结束语
在城市用电设备增多，农村供电设备老化欠修的情况下，城乡各地经常会出现电压不稳、电路短路、过流等现象，结果造成人民生活不便和仪器损毁。在电源技术中使用传感检测功能可以使电源设备更加小型化、智能化和。
电源技术发展到今天，已融合了电子、功率集成、自动控制、材料、传感、计算机、电磁兼容、热工等诸多技术领域的精华，我们有理由相信，在21世纪的电源技术中，传感器也将发挥着至关重要的作用，所以对电流传感器的应用和设计开发，传感器工作者应该给予足够重视。ABB公司的传感器因其型号多，量程宽（电流5～6000A；电压50～5000V）、高精度、灵敏度高、线性度好、规范、易安装、抗干扰能力强、质量可靠、平均无故障时间MTBF长等优点，在各个领域特别是在机车牵引和工业应用领域中值得用户信赖。
汽轮机热工监视和保护装置以及由其所组成的信号报警系统和保护控制系统，是保护汽轮机安全运行的重要设备。随着机组容量的增大，汽轮机安全监视和保护就显得更加重要，同时对汽轮机安全监视和保护装置的准确性和可靠性也提出了更高的要求。原有及早期设计的保护系统大多为继电器及硬件逻辑搭接的，它的系统可靠性较差，维护量较大。因此，采用可编程控制器（PLC）对汽轮机热工监视和保护装置进行控制显得十分重要和必要。以下所介绍的为应用PLC控制的汽轮机保护系统。
2 汽轮机保护系统概述
汽轮机在正常运行过程中，需要根据用户用电量来调节负荷，为了防止调节系统因故障失灵，和汽轮机突然甩负荷时引起超速危险，以备在机组出现某些异常时迅速动作停机，防止发生事故。汽轮机必须设置转速、转子的轴向位移、轴瓦振动、机缸相对膨胀、汽轮机各轴承的油压和油温、凝汽器的真空度、发电机的主保护动作等参数的保护，在这些参数中的任何一个超过所规定的允许值时，要求自动发出信号使磁力断路油门动作，泄掉安全油，切断进汽，进行强制停机，并且同时声光报警，记录停机原因，向DCS控制系统和调节系统发送联锁信号，联锁调节门、发电机和油泵，使整个系统迅速回到安全状态，达到保护汽轮机的目的。
3 系统组成
汽轮机保护系统由现场设备部分、PLC控制系统部分、人机界面（触摸屏）和外围联络系统组成。现场设备主要包括：汽轮机本体监测系统（汽轮机转速、轴向位移、轴承瓦振动、汽缸相对膨胀等）、压力检测系统（检测润滑油压力、安全油压油、凝汽器真空度）、油温检测系统（检测各轴承回油的温度）、磁力油路遮断停机系统；PLC控制系统包括：冗余的PLC控制器、信号隔离继电器、驱动继电器和接触器；外围联络系统包括：DCS控制系统、汽轮机转速负荷调节系统。系统结构如图1所示。整体系统构成了现场数据采集处理、监视和现场设备控制。
4 硬件设计
由于汽轮机保护系统的重要性，决定了该系统在任何时候不容许出现误动作或拒动作，因此作为逻辑控制单元的PLC一般选用国内外品质高、稳定性好的产品AB-ControLogix系列产品。
系统采用双机热备冗余配置，控制核心部件（CPU）配置两套，分别安装在两个独立的机架，两个机架的CPU通过光纤连接的模块热备运行，在任一套CPU及相关部件出现故障或错误时，会无扰动切换到另一套CPU，保了系统的可靠稳定运行。PLC的IO模块安装在独立的IO机架，IO与CPU的通讯方式为冗余ControlNet网络。PLC的开关量输入输出点都选用继电器隔离，彻底防止了现场的干扰信号对系统的不良影响，保证了系统能够长期可靠运行
5 软件设计
软件设计包括两部分：PLC控制保护逻辑和触摸屏监视、操作记录画面组态。PLC控制保护逻辑采用梯形图编写，保护逻辑程序选择连续性任务在全部时间内运行，使保护逻辑程序始终运行。保护逻辑程序主要包括各项保护投退部分，报警与显示部分，跳闸动作部分，事件记录和SOE记录等几个部分。
由于采用了触摸屏，保护投退由一个总保护开关，扩展为每一项保护设置独立的保护开关，各分项保护开关在触摸屏上组态实现。各项保护投退相当于汽轮机保护系统的开环运行或闭环运行的选择钥匙，在保护退出时，汽轮机保护系统属于开环运行，此时保护对应的运行参数异常，保护系统只发出报警，不会动作跳闸；在保护投入时，汽轮机保护系统属于闭环运行，此时保护对应的运行参数异常，保护系统发出报警，同时动作跳闸，关闭主汽门。分项保护开关的设计，使得保护系统更灵活，现场工作人员可以根据运行情况投入部分最重要的保护功能，不满足条件的保护暂时不投入。
PLC采集到的现场汽轮机报警信号、跳闸信号分别在触摸屏报警画面和跳闸画面显示，取代了以前用大量光字牌显示报警跳闸的方法，大大减少了日常维护量。跳闸动作信号进行首次跳闸记录，为分析汽轮机跳闸原因提供了很好的依据。PLC保护逻辑与触摸屏之间通过对应的CotrolNet通讯协议进行实时通讯，从而保证了汽轮机运行参数在触摸屏上显示和进行事件记录，在触摸屏上进行的操作实时被PLC扫描，并在程序中执行。
SOE记录要求达到毫秒级别，需要在PLC中通过程序实现，并在PLC中记录，把记录结果在触摸屏上显示。
6 结束语
根据上述的思路和方法，由PLC控制的汽轮机保护系统已先后在沈阳新北热电厂、寿光巨能热电厂、通辽盛发热电厂等数十个用户单位的汽轮机设备上投入运行，结果表明系统的设计是合理的，系统在现场运行稳定可靠，不仅提高了设备的自动化运行水平，减轻了现场人员的维护量，而且延长了汽轮机的运行寿命，有着明显的经济效益和社会效益。
