PLC在10kV配電系統(tǒng)的應(yīng)用

摘要：本論文主要研究具有PLC編程芯片的綜合保護(hù)裝置取代傳統(tǒng)繼電器保護(hù)控制裝置在10kV高壓配電系統(tǒng)中繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)、控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、綜合保護(hù)裝置、PLC

1、引言

我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，各方面的產(chǎn)業(yè)都在隨著人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需要而快速發(fā)展。進(jìn)入到二十一世紀(jì)以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展更加迅速。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也使用電需求越來越大，從側(cè)面促進(jìn)了電氣行業(yè)的發(fā)展來適應(yīng)日新月異的社會(huì)前進(jìn)腳步。其中，10kV高壓配電系統(tǒng)主要設(shè)置在用電量較大的用戶端。可以說，這個(gè)電壓等級(jí)的高壓配電系統(tǒng)在用戶端的數(shù)量要僅次于低壓配電系統(tǒng)。這個(gè)配電系統(tǒng)的安全性、可靠性直接影響到廣大用戶以及電力系統(tǒng)的安全和可靠性。那么加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性和可靠性理所當(dāng)然的就成為了重中之重。

現(xiàn)階段還有相當(dāng)一部分的10kV配電系統(tǒng)的保護(hù)、控制和測(cè)量系統(tǒng)是通過傳統(tǒng)的繼電器、互感器以及測(cè)量?jī)x表屏的組合方式來進(jìn)行的。這種方式存在著很多的缺點(diǎn)和安全隱患。如果采用帶有PLC芯片的綜合保護(hù)裝置相對(duì)來說就會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)更加的穩(wěn)定、可靠、安全和便于維護(hù)。

2、傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)與綜合保護(hù)系統(tǒng)

傳統(tǒng)的繼電器保護(hù)控制系統(tǒng)是通過主令電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器、電流繼電器以及導(dǎo)線所構(gòu)成的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的主要保護(hù)和控制元件就是繼電器。繼電器是本身具有一定機(jī)械和電氣結(jié)構(gòu)的電器元件。它的精確度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性包括它的使用壽命都受到結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝的限制，并不能達(dá)到當(dāng)今高壓配電系統(tǒng)的安全性和可靠性的要求。

帶有PLC芯片的綜合保護(hù)裝置在近幾年逐漸嶄露頭角擴(kuò)大市場(chǎng)占有率，并且得到了用戶的一致好評(píng)。綜合保護(hù)裝置主要是通過邏輯電路連接而成的集成性較強(qiáng)的電氣裝置。它內(nèi)部執(zhí)行元件不存在繼電器那樣的機(jī)械結(jié)構(gòu)，而又能夠使整個(gè)裝置的反映靈敏度、精確度、可靠性更高。它的邏輯功能改變也是非常方便簡(jiǎn)捷，可以通過修改內(nèi)部芯片的邏輯程序來進(jìn)行。這樣使綜合保護(hù)裝置達(dá)到了一機(jī)多用的效果，并且在生產(chǎn)工藝上不需要投入更多不同的生產(chǎn)線來進(jìn)行，相對(duì)來說也降低了生產(chǎn)廠的生產(chǎn)成本。

綜合保護(hù)裝置可以將10kV高壓配電系統(tǒng)中的所有需要的功能集成到裝置上，而不用去另外設(shè)置其它的電器元件。它可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的電壓、電流、功率以及電量等的測(cè)量和顯示。它還可以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)各種保護(hù)定值的設(shè)定，并且設(shè)定精度非常高，保護(hù)動(dòng)作可靠性也非常高。它還可以取代主令電器與繼電器配合的配電系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)，在其上就可以進(jìn)行相應(yīng)的操作。它還提供了數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩丝冢@樣可以實(shí)現(xiàn)在后臺(tái)機(jī)上的測(cè)量、保護(hù)設(shè)定、控制的遠(yuǎn)程操作。可以說，綜合保護(hù)裝置將整個(gè)高壓配電系統(tǒng)完整的呈現(xiàn)在了它的管理者面前，并且為管理者提供了非常便捷的系統(tǒng)管理方式。

3、綜合保護(hù)裝置在10kV高壓配電系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

這是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用中的10kV高壓配電系統(tǒng)。這個(gè)配電系統(tǒng)主要由進(jìn)線、受電、計(jì)量、兩個(gè)變壓器配電柜組成。其中，進(jìn)線柜中有一臺(tái)隔離手車與電壓互感器的組合，主要作用是在設(shè)備檢修時(shí)提供明顯斷開點(diǎn)以及給整個(gè)配電系統(tǒng)提供交流電源及電壓信號(hào)。受電柜主要由一臺(tái)綜合保護(hù)裝置、一臺(tái)高壓斷路器以及兩只電流互感器組成，主要作用是分合10kV電源以及為本柜提供測(cè)量和保護(hù)電流。計(jì)量柜主要由計(jì)量表、高精度的電壓、電流互感器以及負(fù)荷控制裝置組成，主要作用是用電量的計(jì)量、高壓配電系統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)以及它們的數(shù)據(jù)、狀態(tài)的遠(yuǎn)程傳輸。變壓器配電柜分別主要由一臺(tái)綜合保護(hù)裝置、一臺(tái)高壓斷路器以及兩臺(tái)電流互感器組成，主要作用是分合供給變壓器的10kV電源以及為本柜提供測(cè)量和保護(hù)電流，測(cè)量、控制和保護(hù)對(duì)應(yīng)變壓器。

這其中有三臺(tái)高壓配電柜都安裝了綜合保護(hù)裝置。通過在保護(hù)裝置中設(shè)定保護(hù)的定值，比如在受電柜的保護(hù)裝置中設(shè)定的速斷保護(hù)定值是866A，時(shí)間為0s。那么當(dāng)流經(jīng)母線的電流達(dá)到866A的時(shí)候，綜合保護(hù)裝置不經(jīng)過延時(shí)就會(huì)將受電柜的高壓斷路器控制斷開，從而達(dá)到保護(hù)整個(gè)高壓配電系統(tǒng)免受損害。裝置的靈敏度和準(zhǔn)確度非常的高，當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)故障情況下可以迅速動(dòng)作，避免更大的人力和財(cái)產(chǎn)損失。可以通過做實(shí)驗(yàn)測(cè)試來檢測(cè)裝置的這些特性。

另外，綜合保護(hù)裝置的顯示屏上還可以顯示實(shí)時(shí)的高壓配電系統(tǒng)各參數(shù)值備查。在日常的巡檢過程中可以非常直觀的了解到整個(gè)配電系統(tǒng)的工作狀態(tài)。這樣對(duì)于維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行起到了很大的作用。維護(hù)人員可以通過系統(tǒng)的狀態(tài)來制定接下來的維護(hù)保養(yǎng)方案，有效的提高了系統(tǒng)的可靠性和壽命。在長(zhǎng)遠(yuǎn)看來更加節(jié)約了維護(hù)成本。

綜合保護(hù)裝置參與的控制系統(tǒng)一個(gè)最大的特點(diǎn)是接線非常的簡(jiǎn)潔，并且動(dòng)作故障率和延時(shí)性比較低。這就極大地提高了整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性，正是迎合了社會(huì)對(duì)高壓配電系統(tǒng)越來越高的要求。同時(shí)，控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)潔使得維護(hù)的人力物力成本降低。

4、綜合保護(hù)裝置與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)

上圖的系統(tǒng)中的三臺(tái)綜合保護(hù)裝置可以提供數(shù)據(jù)傳輸接口連接到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中，用來實(shí)現(xiàn)通過后臺(tái)機(jī)對(duì)整個(gè)高壓配電系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的測(cè)量、控制，給整套系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)工作提供了極大地便利。配電系統(tǒng)規(guī)模比較小的情況下，這種效果并不會(huì)十分明顯，但當(dāng)配電系統(tǒng)的規(guī)模比較龐大的情況下，比如他的規(guī)模達(dá)到了幾個(gè)或者十幾個(gè)房間，那這種集中測(cè)控的便利效果就凸顯出來了。所以應(yīng)用綜合保護(hù)裝置來參與整個(gè)高壓配電系統(tǒng)的測(cè)量、保護(hù)和控制是未來發(fā)展的趨勢(shì)。

它們之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用形式如下圖2所示。

綜上所述，帶有PLC芯片的綜合保護(hù)裝置在10kV高壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用具有其積極的意義。綜合保護(hù)裝置不僅集成了高壓配電系統(tǒng)的測(cè)量、保護(hù)和控制功能，最重要的是它提升了整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性。在系統(tǒng)運(yùn)行中也起到了非常大的作用，極大地降低了維護(hù)的人力、物力和財(cái)力。當(dāng)然，電力系統(tǒng)一直在隨著人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需要而不斷的發(fā)展進(jìn)步。綜合保護(hù)裝置只是現(xiàn)階段電力系統(tǒng)發(fā)展的必然產(chǎn)物。以后會(huì)有比這種裝置更先進(jìn)的產(chǎn)品出現(xiàn)。相對(duì)的，作為電氣工作者也要不斷的與時(shí)俱進(jìn)，更新自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，跟上時(shí)代發(fā)展的步伐。

作者簡(jiǎn)介：遲博元（1984年1月）男，籍貫：黑龍江省肇東市人，漢族，現(xiàn)職稱：工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：從事機(jī)電相關(guān)教學(xué)工作。