符 斌，謝悅海，程詠斌

（1.廣州市世科高新技術(shù)企業(yè)有限公司，廣州 510540；2.廣州市揚(yáng)新技術(shù)研究有限責(zé)任公司，廣州 510540）

0 引言

現(xiàn)代繼電保護(hù)裝置內(nèi)部包含了很多數(shù)據(jù)，包括電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、有功、無(wú)功和數(shù)字量信息等，但這些數(shù)據(jù)往往實(shí)現(xiàn)單一的功能，數(shù)據(jù)復(fù)用率比較低，裝置所具備的保護(hù)功能都是在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)固定。電壓無(wú)功控制裝置也存在諸多問(wèn)題，例如存在自動(dòng)化系統(tǒng)前置機(jī)與后臺(tái)監(jiān)控機(jī)容易因運(yùn)行程序出錯(cuò)導(dǎo)致死機(jī)的現(xiàn)象、裝置動(dòng)作過(guò)早完成、裝置動(dòng)作過(guò)晚完成導(dǎo)致動(dòng)作前電壓已越限、裝置容易受到網(wǎng)絡(luò)通信影響等。在實(shí)際應(yīng)用中，有些用戶(hù)往往需要一些繼電保護(hù)裝置上不具備的特殊保護(hù)功能，如一般繼電保護(hù)裝置上只有4 段過(guò)流保護(hù)，如果用戶(hù)需要4 段以上的過(guò)流保護(hù)則無(wú)法實(shí)現(xiàn)［1－4］。另外，現(xiàn)代的繼電保護(hù)裝置都不具備電壓無(wú)功控制［5－6］和備自投等功能，這些用戶(hù)都是需要增加額外專(zhuān)門(mén)的設(shè)備去實(shí)現(xiàn)，增加了一定的成本。當(dāng)前繼電保護(hù)裝置存在保護(hù)功能配置靈活性差、通用性不強(qiáng)的問(wèn)題，急需提供一種利用內(nèi)部數(shù)據(jù)的自定義保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)方法。本文通過(guò)以變電站繼電保護(hù)裝置保護(hù)功能的拓展性為研究對(duì)象，提出了技術(shù)方案和具體實(shí)現(xiàn)方式，以最小的成本實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的功能擴(kuò)展。

1 技術(shù)方案

1.1 設(shè)計(jì)一種比較器

通過(guò)比較器不斷地對(duì)兩個(gè)值進(jìn)行比較，比較器的兩個(gè)比較值可以是裝置的遙測(cè)值、保護(hù)測(cè)量值之間進(jìn)行比較，也可以是裝置的遙測(cè)值、保護(hù)測(cè)量值與用戶(hù)輸入的立即數(shù)進(jìn)行比較，選擇比較器大于等于或小于的輸出。

1.2 設(shè)計(jì)一種可編程修改的邏輯方程

在比較器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種可編程修改、按照既定的語(yǔ)法規(guī)則生成的邏輯方程［7－9］，并利用解析軟件編寫(xiě)邏輯方程并生成參數(shù)，然后通過(guò)維護(hù)口下載到裝置中。邏輯方程的運(yùn)算規(guī)則如下：

（1）在一條邏輯語(yǔ)句中，只能有且只有一個(gè)賦值符；

（2）邏輯運(yùn)算符按照不同的優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行由高至低的排序，排列順序?yàn)檠剡壿嫞ㄉ仙兀陆笛兀?、括?hào)、非邏輯、與邏輯、或邏輯；

（3）在使用括號(hào)的時(shí)候，須成對(duì)使用，同時(shí)允許嵌套使用；

（4）繼電器字分為“只讀”“讀寫(xiě)”“沿觸發(fā)” 3 種，只讀繼電器僅允許在表達(dá)式右側(cè)，沿觸發(fā)繼電器字要求賦值符右側(cè)為沿操作表達(dá)式。

（5）時(shí)間繼電器字不允許沿操作。

1.3 設(shè)計(jì)一種定時(shí)器

通過(guò)定時(shí)器的啟動(dòng)時(shí)間和返回時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)其他軟繼電器的啟動(dòng)延時(shí)和返回延時(shí)。

2 具體實(shí)現(xiàn)方式

當(dāng)前，電壓無(wú)功控制裝置存在諸多問(wèn)題，例如存在自動(dòng)化系統(tǒng)前置機(jī)與后臺(tái)監(jiān)控機(jī)容易因運(yùn)行程序出錯(cuò)導(dǎo)致死機(jī)的現(xiàn)象、裝置動(dòng)作過(guò)早完成、裝置動(dòng)作過(guò)晚完成導(dǎo)致動(dòng)作前電壓已越限、裝置容易受到網(wǎng)絡(luò)通信影響等，可以利用裝置自帶的比較器和可編程邏輯方程解決以上問(wèn)題。

2.1 繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)電壓無(wú)功控制的原理方法及其相關(guān)配置

利用繼電保護(hù)測(cè)控裝置自帶的I／ O系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電壓無(wú)功控制，其實(shí)現(xiàn)電壓無(wú)功的原理方法如下：

（1）數(shù)據(jù)采集由繼電保護(hù)裝置本身自帶的I／ O系統(tǒng)負(fù)責(zé)；

（2）對(duì)比較器和定時(shí)器關(guān)聯(lián)的定值進(jìn)行重新整定，并編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的邏輯方程；

（3）由繼電保護(hù)裝置判斷電壓、無(wú)功功率計(jì)算結(jié)果，然后形成動(dòng)作指令；

（4）根據(jù)動(dòng)作指令，繼電保護(hù)裝置輸出控制至主變分接頭與電容器開(kāi)關(guān)，進(jìn)行電壓無(wú)功控制。

繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)電壓無(wú)功控制的節(jié)點(diǎn)如表1 所示。

表1 繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)電壓無(wú)功控制的節(jié)點(diǎn)

2.2 整定比較器的定值

比較器邏輯如圖1 所示，比較器的定值包括輸入值、設(shè)定值和屬性，輸入值固定為裝置的遙測(cè)值和保護(hù)測(cè)量值的索引號(hào)，而比較器的設(shè)定值則當(dāng)比較器的屬性設(shè)置為“立即數(shù)” 時(shí)，其值為立即數(shù)，相反為裝置的遙測(cè)值或保護(hù)測(cè)量值的索引號(hào)。屬性選擇為“＞＝” 時(shí)，則表示當(dāng)比較器的輸入值對(duì)應(yīng)的測(cè)量值不小于設(shè)定值對(duì)應(yīng)的立即數(shù)或者測(cè)量值時(shí)，比較器輸出為1；相反，則表示當(dāng)輸入值對(duì)應(yīng)的測(cè)量值小于設(shè)定值對(duì)應(yīng)的立即數(shù)或者測(cè)量值時(shí)，比較器輸出為1。

圖1 比較器邏輯

2.3 整定定時(shí)器的定值

當(dāng)定時(shí)器的軟繼電器狀態(tài)為0，輸入1 時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間超過(guò)定時(shí)器的啟動(dòng)時(shí)間定值后，定時(shí)器軟繼電器輸出1。當(dāng)定時(shí)器的軟繼電器狀態(tài)為1，輸入0 時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間超過(guò)定時(shí)器的返回時(shí)間定值后，定時(shí)器軟繼電器輸出0。

2.4 電壓無(wú)功控制九域圖控制原理

如圖2所示的九域圖［10－11］，區(qū)域9為U、Q（cosφ）正常工作區(qū)，是電壓無(wú)功控制的目標(biāo)區(qū)域，目標(biāo)就是盡量使系統(tǒng)運(yùn)行于該區(qū)域。通過(guò)投切電容器或者調(diào)節(jié)變壓器的分接頭位置來(lái)改變無(wú)功補(bǔ)償量Q，都會(huì)引起母線(xiàn)電壓和系統(tǒng)的吸收無(wú)功功率Q的改變，其變化關(guān)系如表2 所示。

圖2 電壓無(wú)功控制九域圖原理

表2 U、Q與分接頭位置／投切電容器關(guān)系

由表2 可得出U、Q（cosφ）不正常的8 個(gè)區(qū)域的cosφ＞cosφH，U ＜UL控制順序關(guān)系如下。

（1）區(qū)域1：cosφ＜cosφL，U ＜UL，先投入電容器，再根據(jù)情況確定是否調(diào)節(jié)變壓器的分接頭，使電壓在正常范圍內(nèi)。

（2）區(qū)域2：cosφ＜cosφL，U正常，先投入電容器，再根據(jù)情況確定是否調(diào)節(jié)變壓器的分接頭，使電壓在正常范圍內(nèi)。

（3）區(qū)域3：cosφ＜cosφL，U ＞UH，先調(diào)節(jié)變壓器的分接頭降壓，電壓正常后，再投入電容器。

（4）區(qū)域4：cosφ正常，U ＞UH，先調(diào)節(jié)變壓器的分接頭降壓，至最大擋位后仍無(wú)法滿(mǎn)足要求，則切電容器。

（5）區(qū)域5：cosφ＞cosφH，U ＞UH，先切電容器，再根據(jù)情況確定是否調(diào)節(jié)變壓器的分接頭，使電壓在正常范圍內(nèi)。

（6）區(qū)域6：cosφ＞cosφH，U正常，先切電容器，再根據(jù)情況確定是否調(diào)節(jié)變壓器的分接頭，使電壓在正常范圍內(nèi)。

（7）區(qū)域7：cosφ＞cosφH，U ＜UL，先調(diào)節(jié)變壓器的分接頭升壓，電壓正常后，再切電容器。

（8）區(qū)域8：cosφ正常，U ＜UL，先調(diào)節(jié)變壓器的分接頭升壓，至最大擋位后仍無(wú)法滿(mǎn)足要求，則投入電容器。

2.5 編寫(xiě)相應(yīng)的邏輯方程

根據(jù)電壓無(wú)功九域圖控制原理，通過(guò)邏輯方程解析軟件編寫(xiě)邏輯方程并生成參數(shù)，然后通過(guò)維護(hù)口下載到裝置中。實(shí)例邏輯方程如圖3 所示。

圖3 實(shí)例邏輯方程

相關(guān)的邏輯方程如下。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)邏輯方程結(jié)合比較器、定時(shí)器和繼電保護(hù)裝置自帶的功能節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了電壓無(wú)功控制功能，驗(yàn)證了繼電保護(hù)裝置的自定義保護(hù)功能的可行性，用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際需求自定義繼電保護(hù)裝置中沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的保護(hù)功能，從而提高繼電保護(hù)裝置功能配置的靈活性和通用性，避免了傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置保護(hù)功能配置靈活性差的問(wèn)題，也避免了采用專(zhuān)門(mén)的裝置去實(shí)現(xiàn)用戶(hù)特殊保護(hù)功能要求，而需要大大增加投資成本的問(wèn)題，具有安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、有效、實(shí)用等特點(diǎn)。