胡廣緒 陳曙光

摘 要：繼電保護(hù)裝置屬于工業(yè)領(lǐng)域非常重要的一部分，如今隨著工業(yè)的快速發(fā)展，使得工業(yè)企業(yè)對(duì)繼電保護(hù)裝置的性能和屬性有了更大的要求，要求其更加的安全、精確和可靠，所以本文就對(duì)PLC自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的研究，以提升其性能和效果，給工業(yè)企業(yè)帶來保護(hù)的作用。

關(guān)鍵詞：PLC;繼電保護(hù)裝置;自動(dòng)化變壓器

通常要求繼電保護(hù)裝置應(yīng)具有良好的可靠性、穩(wěn)定性和安全性，但是傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置卻存在很多的缺點(diǎn)，主要包括：整定時(shí)間長(zhǎng)、繼電保護(hù)時(shí)間有限、故障檢測(cè)差等等。出現(xiàn)這些問題的主要原因就是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的保護(hù)無法在動(dòng)態(tài)的情況下對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)。為此，便出現(xiàn)了PLC自動(dòng)化變壓器繼電保護(hù)裝置，此裝置不僅能夠有效的保護(hù)系統(tǒng)，而且還能自動(dòng)檢測(cè)問題，從而起到保護(hù)系統(tǒng)的作用。

一、嵌入式PLC的運(yùn)行機(jī)理

由于控制學(xué)的不斷發(fā)展和壯大，使得嵌入式系統(tǒng)的體積越來越小、穩(wěn)定性越來越好、成本越來越低，同時(shí)還可以全面和互聯(lián)網(wǎng)融合在一起，因此受到了全世界工業(yè)用電系統(tǒng)的廣泛喜愛。另外，PLC不僅能夠?qū)崿F(xiàn)軟件封裝，而且還能實(shí)現(xiàn)“微機(jī)”的功能，所以廣泛應(yīng)于各大領(lǐng)域。如今工業(yè)用電越來越多，由此對(duì)PLC性能的要求也越來越高，同時(shí)對(duì)其精確度以及實(shí)用性要求也越來越大?，F(xiàn)階段電力系統(tǒng)主要應(yīng)用的是嵌入式PLC系統(tǒng)，因?yàn)槠淠軌蛲ㄟ^PLC語言來進(jìn)行編程，同時(shí)還具有計(jì)算的功能。

二、PLC自動(dòng)化變壓器繼電保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)

PLC自動(dòng)化變壓器繼電保護(hù)裝置對(duì)工業(yè)電力系統(tǒng)有著重要作用，不僅要求PLC具備降壓變電所的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，而且還要具有選擇性、靈敏性、瞬時(shí)動(dòng)態(tài)性和穩(wěn)定性的要求。本文以S3C2510芯片為虛擬機(jī)系統(tǒng)為例，此系統(tǒng)應(yīng)用的是ARM920T內(nèi)核，具有耗能小、內(nèi)設(shè)全以及處理快的特點(diǎn)。同時(shí)此系統(tǒng)的每個(gè)操作任務(wù)均具有優(yōu)先級(jí)別，可以充分達(dá)到繼電器保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)要求。一般繼電器的保護(hù)設(shè)計(jì)會(huì)因?yàn)楸Ｗo(hù)原理的不同，而需要通過PLC來編程語言，所以應(yīng)用的算法就會(huì)不同，需要依據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行編程。

三、PLC自動(dòng)變壓器繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

（一）PLC自動(dòng)變壓器繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)

S3C2510芯片為虛擬機(jī)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)應(yīng)用的是多代理機(jī)制，其會(huì)把電流保護(hù)機(jī)制分配至各個(gè)車間和生活區(qū)域，然后進(jìn)行綜合分析，其生產(chǎn)區(qū)域采用的是CAN網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)。在現(xiàn)場(chǎng)有四臺(tái)PLC控制單元PLC1-4利用現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行CAN方式的拓?fù)滏溄?，進(jìn)而達(dá)到用電的網(wǎng)絡(luò)控制?，F(xiàn)場(chǎng)的PLC會(huì)通過控制總線和控制上機(jī)位來展開相連，每個(gè)繼電保護(hù)裝置會(huì)經(jīng)過上機(jī)位帶有屏蔽屬性的雙絞線來達(dá)到通信功能，所以會(huì)給每臺(tái)PLC都配上PC機(jī)，以進(jìn)行程序編程與控制。

（二）通信網(wǎng)絡(luò)的可行性

對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)主要就是為了達(dá)到工廠配電系統(tǒng)和各檢測(cè)裝置的數(shù)據(jù)交換。一旦系統(tǒng)的斷路器無法斷開時(shí)，則可以采用控制單元自動(dòng)搜索附件的斷路器，以達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)的目的?，F(xiàn)階段可行性主要表現(xiàn)在這兩個(gè)方面：1.此系統(tǒng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)通信模式是CAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通信距離可達(dá)10KM，信號(hào)傳輸速度可達(dá)1Mbps，而工業(yè)各車間220KV變壓器的平均距離只有1KM，其中各車間10KV距離6KV空壓站的距離只有0.5千米，因此PLC的機(jī)位控制保持在CAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)當(dāng)中，并且信息傳輸速度也符合國(guó)家要求。2.此系統(tǒng)的CAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用的是短幀信息傳輸形式，其字節(jié)數(shù)有8個(gè)，所以傳輸時(shí)間快，受干擾機(jī)率小，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

（三）PLC多代理機(jī)制繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

PLC多代理機(jī)制實(shí)現(xiàn)了對(duì)每個(gè)進(jìn)出線斷路器的控制，而且只對(duì)PLC控制器進(jìn)行微調(diào)便可。同時(shí)在PLC的輸出點(diǎn)可增減電壓檢測(cè)單元，其電壓的信號(hào)數(shù)值就是PT兩側(cè)的電壓值。另外，還可調(diào)整PLC的整定值，把電流值變?yōu)樽畲笤试S電流值、電壓值變?yōu)榭傠妷旱?0%-70%。對(duì)于多級(jí)代理繼電保護(hù)裝置來說，其技術(shù)主要是對(duì)PLC和PLC與上位機(jī)間的信息交互，以達(dá)到動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的變電站主要應(yīng)用的是串行網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，此通信技術(shù)缺點(diǎn)較多，主要為：傳輸慢、共享差。所以當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，此技術(shù)所應(yīng)用的CAN現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有全球統(tǒng)一性。應(yīng)用PLC多代理機(jī)制繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，如果在空壓站6KV母線上出現(xiàn)了故障，則此技術(shù)能夠借助對(duì)QF4斷路器的設(shè)置，使其保持為未切斷狀態(tài)，從而阻斷故障實(shí)施保護(hù)。

四、人機(jī)交互監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

人機(jī)交互監(jiān)控系統(tǒng)是工業(yè)與生活區(qū)域的用電系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的一種，也是以PLC為主，只是加入了人機(jī)交互的界面，可以全面實(shí)現(xiàn)配電要求與二次設(shè)備的檢測(cè)管理，是工業(yè)多級(jí)變與配電系統(tǒng)的主要設(shè)備，也是輸配電線路自動(dòng)化檢測(cè)和微機(jī)保護(hù)的重要設(shè)施。在此主要突出了人機(jī)交互監(jiān)控系統(tǒng)的三大功能模塊，即潮流在線監(jiān)測(cè)、控制面板和繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置監(jiān)控，能夠全面滿足系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控功能。借助潮流檢測(cè)系統(tǒng)界面很多工業(yè)企業(yè)都實(shí)現(xiàn)了對(duì)全廠的電壓系統(tǒng)檢測(cè)、電流在線動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和中心監(jiān)測(cè)功能。

五、總結(jié)

通過上述內(nèi)容我們可知由于工業(yè)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，使得配電系統(tǒng)在工程建設(shè)領(lǐng)域當(dāng)中變得越來越重要，同時(shí)由于用電的加大，使得工業(yè)企業(yè)對(duì)配電系統(tǒng)有了更多的要求，要求其更加的可靠和智能，這也是科技快速發(fā)展的必然結(jié)果。將PLC多級(jí)代理技術(shù)運(yùn)用到變電站繼電保護(hù)裝置當(dāng)中，不僅證實(shí)了其的可行性，而且借助CAN總線技術(shù)還全面的實(shí)現(xiàn)了對(duì)PLC通信控制的保護(hù)功能;和傳統(tǒng)的微機(jī)技術(shù)比較，PLC技術(shù)更加的智能、可靠和先進(jìn)，全面實(shí)現(xiàn)了工業(yè)企業(yè)的要求。

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