基于PLC構件的繼電保護系統調試探討

陳飛洋

（國網四川省電力公司廣安供電公司，四川 廣安 638500）

PLC是Programmable Logic Controller的簡稱，是在自動化領域使用得最為廣泛的一種控制裝置。它極其靈活，可以根據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構件優點

與普通的繼電保護系統相比，PLC構件的繼電保護系統有著以下幾個優點：可信性、可重用性、可移植性以及可維護性。

（一）可信性

構件的安全保密性是一個不容忽視的問題，它在最大程度上決定了用戶的信任度。以下幾個因素影響著PLC構件的可信性：安全性、可靠性以及可用性。安全性指的是系統發生故障或失效的頻率保證在低范圍內，同時故障或失效所造成的損失也能保證在一個可接受的范圍內。構建的可靠性指的是構件從使用一直到發生故障時，持續服務可以堅持的時間。構建的可用性指的是當用戶使用產品的環境十分特殊時，用戶完成任務后對交互過程的滿意度。

（二）可重用性

構件的可重用性指的是同一構件在不做任何修改或是稍微修改的情況下就能達到重復使用的目的。構件的重用節省了開發過程，降低了投入成本。構件能否被重用取決于它被使用的頻率、開發成本等。使用頻率太高的PLC構件由于老化的原因通常不具備可重用性。而投入稍多的PLC構件由于其質量的過硬，即便被高頻率地使用過，卻依然可以重用。

（三）可移植性

PLC構件的可移植性指的是它從一種計算機環境被移植到另一種計算機環境后依然可以正常工作。這種可移植性使它充分說明了它的質量。PLC構件的可移植性與目標環境的數量、移植工作量以及轉移成本有關，轉移成本越低，可移植性就越高。

（四）可維護性

PLC構建的可維護性指的是構件進行維護的難易程度。重用的構件由于在被重用之前進行過多次的重用測試，因此得到了不斷的改進，極少會出現錯誤。因而，在重用構件越多的情況下，維護工作就越容易。

二、繼電保護原理

電力系統在發生故障以后，會出現以下變化。第一，電流增大。短路電流值將遠遠超過最大電流負荷。第二，電壓減小。當系統發生的故障是由于相間的短路或是接地短路造成時，系統各點的電壓值就會減小，并且遵循離短路的位置越近電壓下降速度越快的原則，最低時會下降到零。第三，相位角被改變。同相電壓和電流間的相位角被稱為負荷功率因素角，一般情況下負荷功率因素角的取值在20°；發生三相金屬性短路時，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。測量點電壓與電流的向量之比即為測量阻抗。在繼電保護系統正常運行時，測量阻抗與復合阻抗相同，而短路時，測量阻抗會增大。故障時的這些變化形成了判定依據，組成了原理各異的繼電保護裝置。

三、普通繼電系統存在的問題

傳統繼電保護系統的調試在運行方面有著很多的問題，這些問題一直沒有得到徹底的解決。主要問題有：需要過長的時間來進行后備保護；有限的故障檢測方法使得故障的判定和排除都充滿困難；對于系統的動態變化，保護定值無法適應其變化速度。繼電保護系統能檢測到的有效信息十分有限，以致其調節能力不夠理想，各種保護功能沒有很好的配合。傳統繼電保護系統的核心是電磁式繼電器，但是不同的生產廠家所生產電磁式繼電器的性能和物性參數都不相同，因此給繼電保護系統的調試帶來了極大的麻煩。同時，傳統繼電保護系統調試的靈敏性偏低使得自動保護裝置的開啟不夠及時，而其龐大的體積使其很難被移動。而最主要的問題是，國家正在努力讓電力設施實現自動化發展，而傳統的繼電保護系統調試無法做到。

四、繼電保護系統調試的應用原理

（一）繼電保護系統的任務

繼電保護系統的任務主要有3個：最基礎的系統任務、主要任務和設置任務。

最基礎的系統任務：通過處理數據、調用保護程序、驅動輸出等方法確保繼電保護系統安全。穩定的運行。功能任務：主要是在發生故障時發出警報并測量等。設置任務：包括修改參數、顯示數據等。繼電保護系統越高效的完成這些任務，調試也就會越精確，整個系統的執行效率就能得到提高。

（二）調試工作原理

繼電保護裝置可以正確地區分系統運行的正常與故障狀態。在出現故障時，繼電系統會自動進行信號的檢測并將傳遞回來的測量信號與正常整定值進行比較，然后依據結果判斷保護裝置是否已經開啟。如果繼電保護裝置已經開啟，那么系統的邏輯部分就會根據測量信號的性質、程度設定保護程序并將工作命令傳達給執行系統，然后執行系統開始處理電力故障。

五、PLC構件在繼電保護系統調試中的優勢

PLC構件的繼電保護系統調試在多個方面都有著其優越性，具體表現在：解決故障的能力更強；多個個體可以同時操作；具有較好的協調能力；解決方案的高度可靠性；較高的靈活性等。應用微機技術同樣可以解決傳統繼電保護系統調試的問題，只是微機技術在編程時會碰到很多難以克服的問題，且不易操作，因此這種想法的實際操作性不強。而PLC構件的結構非常簡單，程序的編寫也比較容易，并且安全可靠，因此將PLC構件運用到繼電保護系統調試中非常的合適，即便是普通的電氣工人也能很快掌握操作之法。PLC構件的抗干擾能力也很強，運用到電力系統中可以讓繼電保護系統調試更加有效。

結語

隨著微電子和現代通信技術的飛速發展，電力系統的發展也有了新的趨勢。PLC構件在繼電保護系統調試中的應用將會越來越廣泛，PLC構件本身在管理、控制、靈敏度等方面的優點將會使繼電保護系統的調試越加簡便。

[1]陳海生，鄭萍.組態軟件與三菱虛擬PLC通信構件的研究與發現[J].自動化儀表，2012（12）.