繼電保護PLC型繼電保護在電網(wǎng)中的應(yīng)用與實踐

摘要：繼電保護PLC型繼電保護是天津電氣傳動設(shè)計研究所自行研制技術(shù)先進的成熟產(chǎn)品。文章通過大量反復(fù)性試驗，驗證了該裝置在電網(wǎng)使用中，具有調(diào)節(jié)靈敏、可靠性高、性能好、運行穩(wěn)定的特點，而且該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、合理，操作簡單，維護方便，能為電網(wǎng)帶來較好的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：繼電保護；PLC；凸輪裝置；微機保護

中圖分類號：TM774 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）28-0055-02

繼電保護是電網(wǎng)的重要組成部分，主要用于控制電網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)速與出力，其品質(zhì)與性能直接影響到電能品質(zhì)和電網(wǎng)的安全可靠運行。電氣-機械轉(zhuǎn)換部件是繼電保護的核心部件，因此，解決繼電保護中電氣-機械轉(zhuǎn)換部件工作可靠性差、抗油污能力弱等問題，是提高繼電保護可靠性的關(guān)鍵。

1 繼電保護PLC繼電保護的結(jié)構(gòu)及原理

繼電保護是電網(wǎng)的電氣部分，以可編程控制器（PLC）為硬件核心，軟件采用全模塊化結(jié)構(gòu)，彩色液晶觸摸屏屏幕顯示，具有良好的全中文圖形人機界面；電氣-機械轉(zhuǎn)換部件采用繼電保護裝置，液壓系統(tǒng)為直連式結(jié)構(gòu)，以繼電保護-凸輪裝置機械位移直接控制主配壓閥。

PLC測量繼電保護的頻率偏差信號，按并聯(lián)PID的調(diào)節(jié)模式運算后得出接力器開度計算值與A/D模塊轉(zhuǎn)換后的接力器開度反饋的差值經(jīng)數(shù)字放大送入PLC的定位控制模塊，由定位控制模塊向驅(qū)動器發(fā)出繼電保護的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角信號。

繼電保護接收脈沖信號后，帶動凸輪轉(zhuǎn)動，通過凸輪轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化為機械位移量，再直接控制由輔助接力器和主配壓閥組成的二級液壓放大，通過主接力器控制電動機導(dǎo)水葉開度，實現(xiàn)水輪發(fā)電機組的調(diào)速和負荷控制。

2 電保護系統(tǒng)的組成

機械柜部分，機械柜部分裝有繼電保護傳動裝置、電氣反饋裝置及開度限制機構(gòu)、分段關(guān)閉機構(gòu)、緊急停電磁閥、主配壓閥等。

控制柜部分，以PLC為核心的微機調(diào)節(jié)器在控制柜上部，其核心部分選用FX2N系列可編程控制器（PLC）是為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的計算機控制系統(tǒng)，由A/D轉(zhuǎn)換模塊、通訊模塊、定位模塊、繼電器、繼電保護驅(qū)動器和觸摸屏七部分組成。

3 繼電保護系統(tǒng)的工作原理

自動運行切換為手動運行。繼電保護處于自動運行時，按柜體面板上的自動/手動按鈕或觸摸操作屏中自動燈，則繼電保護首先將機械開限關(guān)至當(dāng)前接力器位置，而后凸輪轉(zhuǎn)動至最大位置，以便機械開限控制接力器增減開度。若在自動切換至手動運行時，直流電源消失，則需通過轉(zhuǎn)動手輪使機械開限達到與當(dāng)前接力器相同的位置。手動運行，PLC將自動跟蹤接力器位置。

手動運行切換為自動運行。繼電保護處于手動運行時，按面板上的自動/手動按鈕或觸摸操作屏中的手動燈，即完成切換過程，凸輪自動回到中間位置。當(dāng)繼電保護處于自動運行狀態(tài)且機組具備開機條件時，由中控室發(fā)出開機命令。繼電保護接收到開機命令后，自動將機組開啟到啟動開度，并通過PID調(diào)節(jié)器使機組頻率與電網(wǎng)頻率保持一致，便于機組快速平滑地并網(wǎng)，使機械開限開至最大，通過中控室操作增、減功率把手，控制接力器的開度。

4 系統(tǒng)繼電保護裝置的配置

電網(wǎng)變側(cè)，電網(wǎng)220千伏變電站擬建為無人值班的綜合自動化變電站。根據(jù)國家及部頒有關(guān)系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置的“規(guī)程”“規(guī)定”，系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置配置如下：

220千伏線路兩側(cè)應(yīng)裝設(shè)兩套微機型、相互獨立的主保護及完善的后備保護。根據(jù)系統(tǒng)通信通道情況，220千伏線路兩側(cè)均配置1面微機高頻保護屏及1面微機光纖縱差保護操作屏作為線路運行時的主保護及后備保護，高頻保護專用B相載波通道。光纖保護通道與通信復(fù)用光纜通道。

電網(wǎng)變66千伏六回出線建議全部配置光纖全線速動主保護，保護帶有完整的后備保護及重合閘。在線路上架設(shè)OPGW光纜，保護通道采用專用光纖方式。

5 電網(wǎng)變應(yīng)配置1面保護試驗電源屏。

變電站側(cè)，變電站220千伏母線側(cè)裝母線保護、失靈保護屏一面。變電站220千伏母線側(cè)現(xiàn)有微機故障錄波器屏滿足要求，可繼續(xù)運行。

保護信息管理系統(tǒng)，根據(jù)國電公司要求和省電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)方案，省電網(wǎng)將建設(shè)微機保護信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸電網(wǎng)事故信息和繼電保護信息。該系統(tǒng)集故障動態(tài)錄波、錄波后動態(tài)分析、遠方登陸、遠傳數(shù)據(jù)、web瀏覽等多功能為一體的微機保護信息管理系統(tǒng)。

電網(wǎng)220千伏變電站裝設(shè)微機保護信息管理系統(tǒng)子站，裝置通過信號接口及通道能與省電網(wǎng)微機保護信息管理系統(tǒng)主站進行通訊，從而構(gòu)成完整的微機保護信息管理系統(tǒng)。

6 微機保護在變電站的實際應(yīng)用

微機保護，就是要保證變電站在發(fā)生各類故障時，能夠快速切斷故障點，保護電網(wǎng)的安全運行。

1991年以來，供電公司科研小組，率先在220千伏線上實現(xiàn)微機保護裝置，創(chuàng)造了電網(wǎng)保護先河，研發(fā)220千伏電氣聯(lián)鎖回路，微機保護對數(shù)字化變電站尤其重要，為了使繼電保護更加可靠，變電站可以共享備用保護單元和軟后備信號流切換為依據(jù)，重點闡述如何通過應(yīng)用關(guān)聯(lián)，來發(fā)展變電站繼電保護系統(tǒng)的可靠性。

繼電保護是變電站實行綜合自動化的重要組成部分，繼電保護專業(yè)，科技含量高，電網(wǎng)對保護裝置要求更高，為了解決雙母線切換位置重疊、繼電器節(jié)點抖動的缺陷，科研小組應(yīng)一次次對保護切換回路進行改進，成功研制雙母線電壓切換繼電器的使用方法，該方法試驗成功后，受到了設(shè)計院專家們高度贊譽，并在全國電網(wǎng)中推廣使用。

繼電保護就是電網(wǎng)運行的神經(jīng)系統(tǒng)，有一點問題，系統(tǒng)運行就會不靈活，數(shù)字化變電站繼電保護的任務(wù)就是要以最快的速度更換、改造舊設(shè)備、舊裝置，開發(fā)高端科技、高附加值的綜合自動化新產(chǎn)品、新設(shè)備。微機保護讓地區(qū)電網(wǎng)更堅強，安全、經(jīng)濟運行更穩(wěn)定。

7 結(jié)語

綜上所述：在電力系統(tǒng)變電站運行工作中，保護操作是一項經(jīng)常性常規(guī)性工作，保護操作也是易于出現(xiàn)事故的工作，保護操作過程中，一旦發(fā)生事故，就會造成人員傷亡、設(shè)備損壞、電網(wǎng)瓦解等各類事故。針對電網(wǎng)保護操作具有的易發(fā)性和嚴重性，所以，電網(wǎng)企業(yè)必須采取一系列有效措施，加強對電氣操作人員的“可控”和“再控”，重點控制人的素質(zhì)和行為，保證措施規(guī)定有效可行。通過課題研究，驗證該裝置在電網(wǎng)使用以來，針對繼電保護系統(tǒng)特點進行大量反復(fù)性試驗，不僅檢驗了系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)先進性和元件選型的正確性，其調(diào)節(jié)靈敏，可靠性高，性能好，運行穩(wěn)定，而且該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、合理，操作簡單，維護方便，能為電網(wǎng)帶來較好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

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作者簡介：高怡（1986-），女，寧夏固原人，寧夏固原供電公司電力調(diào)度控制中心繼電保護整定計算，助理工程師，技師，研究方向：繼電保護。endprint