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裝置取代傳統(tǒng)繼電器保護控制裝置在10kV高壓配電系統(tǒng)中繼電保護和控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：繼電保護、控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、綜合保護裝置、PLC

1、引言

我國是發(fā)展中國家，各方面的產(chǎn)業(yè)都在隨著人們?nèi)找嬖鲩L的需要而快速發(fā)展。進入到二十一世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟的發(fā)展更加迅速。同時，經(jīng)濟的發(fā)展也使用電需求越來越大，從側(cè)面促進了電氣行業(yè)的發(fā)展來適應(yīng)日新月異的社會前進腳步。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，這個電壓等級的高壓配電系統(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、控制和測量系統(tǒng)是通過傳統(tǒng)的繼電器、互感器以及測量儀表屏的組合方式來進行的。這種方式存在著很多的缺點和安全隱患。如果采用帶有PLC芯片的綜合保護裝置相對來說就會使整個系統(tǒng)更加的穩(wěn)定、可靠、安全和便于維護。

2、傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)與綜合保護系統(tǒng)

傳統(tǒng)的繼電器保護控制系統(tǒng)是通過主令電器、時間繼電器、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)的主要保護和控制元件就是繼電器。繼電器是本身具有一定機械和電氣結(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芯片的綜合保護裝置在近幾年逐漸嶄露頭角擴大市場占有率，并且得到了用戶的一致好評。綜合保護裝置主要是通過邏輯電路連接而成的集成性較強的電氣裝置。它內(nèi)部執(zhí)行元件不存在繼電器那樣的機械結(jié)構(gòu)，而又能夠使整個裝置的反映靈敏度、精確度、可靠性更高。它的邏輯功能改變也是非常方便簡捷，可以通過修改內(nèi)部芯片的邏輯程序來進行。這樣使綜合保護裝置達到了一機多用的效果，并且在生產(chǎn)工藝上不需要投入更多不同的生產(chǎn)線來進行，相對來說也降低了生產(chǎn)廠的生產(chǎn)成本。

綜合保護裝置可以將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。它可以實現(xiàn)系統(tǒng)中的電壓、電流、功率以及電量等的測量和顯示。它還可以實現(xiàn)配電系統(tǒng)各種保護定值的設(shè)定，并且設(shè)定精度非常高，保護動作可靠性也非常高。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@樣可以實現(xiàn)在后臺機上的測量、保護設(shè)定、控制的遠(yuǎn)程操作。可以說，綜合保護裝置將整個高壓配電系統(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、綜合保護裝置在10kV高壓配電系統(tǒng)中的實際應(yīng)用

這是一個實際應(yīng)用中的10kV高壓配電系統(tǒng)。這個配電系統(tǒng)主要由進線、受電、計量、兩個變壓器配電柜組成。其中，進線柜中有一臺隔離手車與電壓互感器的組合，主要作用是在設(shè)備檢修時提供明顯斷開點以及給整個配電系統(tǒng)提供交流電源及電壓信號。受電柜主要由一臺綜合保護裝置、一臺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量和保護電流。計量柜主要由計量表、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綜合保護裝置、一臺高壓斷路器以及兩臺電流互感器組成，主要作用是分合供給變壓器的10kV電源以及為本柜提供測量和保護電流，測量、控制和保護對應(yīng)變壓器。

這其中有三臺高壓配電柜都安裝了綜合保護裝置。通過在保護裝置中設(shè)定保護的定值，比如在受電柜的保護裝置中設(shè)定的速斷保護定值是866A，時間為0s。那么當(dāng)流經(jīng)母線的電流達到866A的時候，綜合保護裝置不經(jīng)過延時就會將受電柜的高壓斷路器控制斷開，從而達到保護整個高壓配電系統(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作，避免更大的人力和財產(chǎn)損失。可以通過做實驗測試來檢測裝置的這些特性。

另外，綜合保護裝置的顯示屏上還可以顯示實時的高壓配電系統(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配電系統(tǒng)的工作狀態(tài)。這樣對于維護系統(tǒng)的正常運行起到了很大的作用。維護人員可以通過系統(tǒng)的狀態(tài)來制定接下來的維護保養(yǎng)方案，有效的提高了系統(tǒng)的可靠性和壽命。在長遠(yuǎn)看來更加節(jié)約了維護成本。

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

4、綜合保護裝置與后臺監(jiān)控系統(tǒng)

上圖的系統(tǒng)中的三臺綜合保護裝置可以提供數(shù)據(jù)傳輸接口連接到后臺監(jiān)控系統(tǒng)中，用來實現(xiàn)通過后臺機對整個高壓配電系統(tǒng)進行遠(yuǎn)程的測量、控制，給整套系統(tǒng)的運行維護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)模達到了幾個或者十幾個房間，那這種集中測控的便利效果就凸顯出來了。所以應(yīng)用綜合保護裝置來參與整個高壓配電系統(tǒng)的測量、保護和控制是未來發(fā)展的趨勢。

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。綜合保護裝置不僅集成了高壓配電系統(tǒng)的測量、保護和控制功能，最重要的是它提升了整個系統(tǒng)的安全性和可靠性。在系統(tǒng)運行中也起到了非常大的作用，極大地降低了維護的人力、物力和財力。當(dāng)然，電力系統(tǒng)一直在隨著人們?nèi)找嬖鲩L的需要而不斷的發(fā)展進步。綜合保護裝置只是現(xiàn)階段電力系統(tǒng)發(fā)展的必然產(chǎn)物。以后會有比這種裝置更先進的產(chǎn)品出現(xiàn)。相對的，作為電氣工作者也要不斷的與時俱進，更新自己的知識結(jié)構(gòu)，跟上時代發(fā)展的步伐。

作者簡介：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：從事機電相關(guān)教學(xué)工作。