基于PLC構(gòu)件的繼電保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試探討

陳飛洋

（國(guó)網(wǎng)四川省電力公司廣安供電公司，四川 廣安 638500）

PLC是Programmable Logic Controller的簡(jiǎn)稱，是在自動(dòng)化領(lǐng)域使用得最為廣泛的一種控制裝置。它極其靈活，可以根據(jù)用戶的需求專門定制，而且成本低，因而受到廣大用戶的歡迎。

一、PLC構(gòu)件優(yōu)點(diǎn)

與普通的繼電保護(hù)系統(tǒng)相比，PLC構(gòu)件的繼電保護(hù)系統(tǒng)有著以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：可信性、可重用性、可移植性以及可維護(hù)性。

（一）可信性

構(gòu)件的安全保密性是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題，它在最大程度上決定了用戶的信任度。以下幾個(gè)因素影響著PLC構(gòu)件的可信性：安全性、可靠性以及可用性。安全性指的是系統(tǒng)發(fā)生故障或失效的頻率保證在低范圍內(nèi)，同時(shí)故障或失效所造成的損失也能保證在一個(gè)可接受的范圍內(nèi)。構(gòu)建的可靠性指的是構(gòu)件從使用一直到發(fā)生故障時(shí)，持續(xù)服務(wù)可以堅(jiān)持的時(shí)間。構(gòu)建的可用性指的是當(dāng)用戶使用產(chǎn)品的環(huán)境十分特殊時(shí)，用戶完成任務(wù)后對(duì)交互過(guò)程的滿意度。

（二）可重用性

構(gòu)件的可重用性指的是同一構(gòu)件在不做任何修改或是稍微修改的情況下就能達(dá)到重復(fù)使用的目的。構(gòu)件的重用節(jié)省了開(kāi)發(fā)過(guò)程，降低了投入成本。構(gòu)件能否被重用取決于它被使用的頻率、開(kāi)發(fā)成本等。使用頻率太高的PLC構(gòu)件由于老化的原因通常不具備可重用性。而投入稍多的PLC構(gòu)件由于其質(zhì)量的過(guò)硬，即便被高頻率地使用過(guò)，卻依然可以重用。

（三）可移植性

PLC構(gòu)件的可移植性指的是它從一種計(jì)算機(jī)環(huán)境被移植到另一種計(jì)算機(jī)環(huán)境后依然可以正常工作。這種可移植性使它充分說(shuō)明了它的質(zhì)量。PLC構(gòu)件的可移植性與目標(biāo)環(huán)境的數(shù)量、移植工作量以及轉(zhuǎn)移成本有關(guān)，轉(zhuǎn)移成本越低，可移植性就越高。

（四）可維護(hù)性

PLC構(gòu)建的可維護(hù)性指的是構(gòu)件進(jìn)行維護(hù)的難易程度。重用的構(gòu)件由于在被重用之前進(jìn)行過(guò)多次的重用測(cè)試，因此得到了不斷的改進(jìn)，極少會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。因而，在重用構(gòu)件越多的情況下，維護(hù)工作就越容易。

二、繼電保護(hù)原理

電力系統(tǒng)在發(fā)生故障以后，會(huì)出現(xiàn)以下變化。第一，電流增大。短路電流值將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)最大電流負(fù)荷。第二，電壓減小。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生的故障是由于相間的短路或是接地短路造成時(shí)，系統(tǒng)各點(diǎn)的電壓值就會(huì)減小，并且遵循離短路的位置越近電壓下降速度越快的原則，最低時(shí)會(huì)下降到零。第三，相位角被改變。同相電壓和電流間的相位角被稱為負(fù)荷功率因素角，一般情況下負(fù)荷功率因素角的取值在20°；發(fā)生三相金屬性短路時(shí)，同相電壓與電流的相位角被稱為阻抗角，架空線路的阻抗角一般在60°到85°之間；第四，阻抗改變。測(cè)量點(diǎn)電壓與電流的向量之比即為測(cè)量阻抗。在繼電保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，測(cè)量阻抗與復(fù)合阻抗相同，而短路時(shí)，測(cè)量阻抗會(huì)增大。故障時(shí)的這些變化形成了判定依據(jù)，組成了原理各異的繼電保護(hù)裝置。

三、普通繼電系統(tǒng)存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的調(diào)試在運(yùn)行方面有著很多的問(wèn)題，這些問(wèn)題一直沒(méi)有得到徹底的解決。主要問(wèn)題有：需要過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行后備保護(hù)；有限的故障檢測(cè)方法使得故障的判定和排除都充滿困難；對(duì)于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化，保護(hù)定值無(wú)法適應(yīng)其變化速度。繼電保護(hù)系統(tǒng)能檢測(cè)到的有效信息十分有限，以致其調(diào)節(jié)能力不夠理想，各種保護(hù)功能沒(méi)有很好的配合。傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的核心是電磁式繼電器，但是不同的生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)電磁式繼電器的性能和物性參數(shù)都不相同，因此給繼電保護(hù)系統(tǒng)的調(diào)試帶來(lái)了極大的麻煩。同時(shí)，傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試的靈敏性偏低使得自動(dòng)保護(hù)裝置的開(kāi)啟不夠及時(shí)，而其龐大的體積使其很難被移動(dòng)。而最主要的問(wèn)題是，國(guó)家正在努力讓電力設(shè)施實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化發(fā)展，而傳統(tǒng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試無(wú)法做到。

四、繼電保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試的應(yīng)用原理

（一）繼電保護(hù)系統(tǒng)的任務(wù)

繼電保護(hù)系統(tǒng)的任務(wù)主要有3個(gè)：最基礎(chǔ)的系統(tǒng)任務(wù)、主要任務(wù)和設(shè)置任務(wù)。

最基礎(chǔ)的系統(tǒng)任務(wù)：通過(guò)處理數(shù)據(jù)、調(diào)用保護(hù)程序、驅(qū)動(dòng)輸出等方法確保繼電保護(hù)系統(tǒng)安全。穩(wěn)定的運(yùn)行。功能任務(wù)：主要是在發(fā)生故障時(shí)發(fā)出警報(bào)并測(cè)量等。設(shè)置任務(wù)：包括修改參數(shù)、顯示數(shù)據(jù)等。繼電保護(hù)系統(tǒng)越高效的完成這些任務(wù)，調(diào)試也就會(huì)越精確，整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行效率就能得到提高。

（二）調(diào)試工作原理

繼電保護(hù)裝置可以正確地區(qū)分系統(tǒng)運(yùn)行的正常與故障狀態(tài)。在出現(xiàn)故障時(shí)，繼電系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行信號(hào)的檢測(cè)并將傳遞回來(lái)的測(cè)量信號(hào)與正常整定值進(jìn)行比較，然后依據(jù)結(jié)果判斷保護(hù)裝置是否已經(jīng)開(kāi)啟。如果繼電保護(hù)裝置已經(jīng)開(kāi)啟，那么系統(tǒng)的邏輯部分就會(huì)根據(jù)測(cè)量信號(hào)的性質(zhì)、程度設(shè)定保護(hù)程序并將工作命令傳達(dá)給執(zhí)行系統(tǒng)，然后執(zhí)行系統(tǒng)開(kāi)始處理電力故障。

五、PLC構(gòu)件在繼電保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試中的優(yōu)勢(shì)

PLC構(gòu)件的繼電保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試在多個(gè)方面都有著其優(yōu)越性，具體表現(xiàn)在：解決故障的能力更強(qiáng)；多個(gè)個(gè)體可以同時(shí)操作；具有較好的協(xié)調(diào)能力；解決方案的高度可靠性；較高的靈活性等。應(yīng)用微機(jī)技術(shù)同樣可以解決傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試的問(wèn)題，只是微機(jī)技術(shù)在編程時(shí)會(huì)碰到很多難以克服的問(wèn)題，且不易操作，因此這種想法的實(shí)際操作性不強(qiáng)。而PLC構(gòu)件的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，程序的編寫(xiě)也比較容易，并且安全可靠，因此將PLC構(gòu)件運(yùn)用到繼電保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試中非常的合適，即便是普通的電氣工人也能很快掌握操作之法。PLC構(gòu)件的抗干擾能力也很強(qiáng)，運(yùn)用到電力系統(tǒng)中可以讓繼電保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試更加有效。

結(jié)語(yǔ)

隨著微電子和現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)的發(fā)展也有了新的趨勢(shì)。PLC構(gòu)件在繼電保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，PLC構(gòu)件本身在管理、控制、靈敏度等方面的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)使繼電保護(hù)系統(tǒng)的調(diào)試越加簡(jiǎn)便。

[1]陳海生，鄭萍.組態(tài)軟件與三菱虛擬PLC通信構(gòu)件的研究與發(fā)現(xiàn)[J].自動(dòng)化儀表，2012（12）.