继电保护PLC型继电保护在电网中的应用与实践
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作者: 高怡
摘要：继电保护PLC型继电保护是天津电气传动设计研究所自行研制技术先进的成熟产品。文章通过大量反复性试验，验证了该装置在电网使用中，具有调节灵敏、可靠性高、性能好、运行稳定的特点，而且该产品结构简单、合理，操作简单，维护方便，能为电网带来较好的经济效益。
关键词：继电保护；PLC；凸轮装置；微机保护
中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）28-0055-02
继电保护是电网的重要组成部分，主要用于控制电网设备转速与出力，其品质与性能直接影响到电能品质和电网的安全可靠运行。电气-机械转换部件是继电保护的核心部件，因此，解决继电保护中电气-机械转换部件工作可靠性差、抗油污能力弱等问题，是提高继电保护可靠性的关键。
1 继电保护PLC继电保护的结构及原理
继电保护是电网的电气部分，以可编程控制器（PLC）为硬件核心，软件采用全模块化结构，彩色液晶触摸屏屏幕显示，具有良好的全中文图形人机界面；电气-机械转换部件采用继电保护装置，液压系统为直连式结构，以继电保护-凸轮装置机械位移直接控制主配压阀。
PLC测量继电保护的频率偏差信号，按并联PID的调节模式运算后得出接力器开度计算值与A/D模块转换后的接力器开度反馈的差值经数字放大送入PLC的定位控制模块，由定位控制模块向驱动器发出继电保护的转向和转角信号。
继电保护接收脉冲信号后，带动凸轮转动，通过凸轮转角转化为机械位移量，再直接控制由辅助接力器和主配压阀组成的二级液压放大，通过主接力器控制电动机导水叶开度，实现水轮发电机组的调速和负荷控制。
2 电保护系统的组成
机械柜部分，机械柜部分装有继电保护传动装置、电气反馈装置及开度限制机构、分段关闭机构、紧急停电磁阀、主配压阀等。
控制柜部分，以PLC为核心的微机调节器在控制柜上部，其核心部分选用FX2N系列可编程控制器（PLC）是为工业环境下应用而设计的计算机控制系统，由A/D转换模块、通讯模块、定位模块、继电器、继电保护驱动器和触摸屏七部分组成。
3 继电保护系统的工作原理
自动运行切换为手动运行。继电保护处于自动运行时，按柜体面板上的自动/手动按钮或触摸操作屏中自动灯，则继电保护首先将机械开限关至当前接力器位置，而后凸轮转动至最大位置，以便机械开限控制接力器增减开度。若在自动切换至手动运行时，直流电源消失，则需通过转动手轮使机械开限达到与当前接力器相同的位置。手动运行，PLC将自动跟踪接力器位置。
手动运行切换为自动运行。继电保护处于手动运行时，按面板上的自动/手动按钮或触摸操作屏中的手动灯，即完成切换过程，凸轮自动回到中间位置。当继电保护处于自动运行状态且机组具备开机条件时，由中控室发出开机命令。继电保护接收到开机命令后，自动将机组开启到启动开度，并通过PID调节器使机组频率与电网频率保持一致，便于机组快速平滑地并网，使机械开限开至最大，通过中控室操作增、减功率把手，控制接力器的开度。
4 系统继电保护装置的配置
电网变侧，电网220千伏变电站拟建为无人值班的综合自动化变电站。根据国家及部颁有关系统继电保护及安全自动装置的“规程”“规定”，系统继电保护及安全自动装置配置如下：
220千伏线路两侧应装设两套微机型、相互独立的主保护及完善的后备保护。根据系统通信通道情况，220千伏线路两侧均配置1面微机高频保护屏及1面微机光纤纵差保护操作屏作为线路运行时的主保护及后备保护，高频保护专用B相载波通道。光纤保护通道与通信复用光缆通道。
电网变66千伏六回出线建议全部配置光纤全线速动主保护，保护带有完整的后备保护及重合闸。在线路上架设OPGW光缆，保护通道采用专用光纤方式。
5 电网变应配置1面保护试验电源屏。
变电站侧，变电站220千伏母线侧装母线保护、失灵保护屏一面。变电站220千伏母线侧现有微机故障录波器屏满足要求，可继续运行。
保护信息管理系统，根据国电公司要求和省电网的规划建设方案，省电网将建设微机保护信息管理系统，该系统利用数据网络传输电网事故信息和继电保护信息。该系统集故障动态录波、录波后动态分析、远方登陆、远传数据、web浏览等多功能为一体的微机保护信息管理系统。
电网220千伏变电站装设微机保护信息管理系统子站，装置通过信号接口及通道能与省电网微机保护信息管理系统主站进行通讯，从而构成完整的微机保护信息管理系统。
6 微机保护在变电站的实际应用
微机保护，就是要保证变电站在发生各类故障时，能够快速切断故障点，保护电网的安全运行。
1991年以来，供电公司科研小组，率先在220千伏线上实现微机保护装置，创造了电网保护先河，研发220千伏电气联锁回路，微机保护对数字化变电站尤其重要，为了使继电保护更加可靠，变电站可以共享备用保护单元和软后备信号流切换为依据，重点阐述如何通过应用关联，来发展变电站继电保护系统的可靠性。
继电保护是变电站实行综合自动化的重要组成部分，继电保护专业，科技含量高，电网对保护装置要求更高，为了解决双母线切换位置重叠、继电器节点抖动的缺陷，科研小组应一次次对保护切换回路进行改进，成功研制双母线电压切换继电器的使用方法，该方法试验成功后，受到了设计院专家们高度赞誉，并在全国电网中推广使用。
继电保护就是电网运行的神经系统，有一点问题，系统运行就会不灵活，数字化变电站继电保护的任务就是要以最快的速度更换、改造旧设备、旧装置，开发高端科技、高附加值的综合自动化新产品、新设备。微机保护让地区电网更坚强，安全、经济运行更稳定。
7 结语
综上所述：在电力系统变电站运行工作中，保护操作是一项经常性常规性工作，保护操作也是易于出现事故的工作，保护操作过程中，一旦发生事故，就会造成人员伤亡、设备损坏、电网瓦解等各类事故。针对电网保护操作具有的易发性和严重性，所以，电网企业必须采取一系列有效措施，加强对电气操作人员的“可控”和“再控”，重点控制人的素质和行为，保证措施规定有效可行。通过课题研究，验证该装置在电网使用以来，针对继电保护系统特点进行大量反复性试验，不仅检验了系统设计的技术先进性和元件选型的正确性，其调节灵敏，可靠性高，性能好，运行稳定，而且该产品结构简单、合理，操作简单，维护方便，能为电网带来较好的经济效益。
参考文献
[1] 王成元，等.矢量控制交流伺服驱动电动机[M].北京：机械工业出版社，1995.
[2] 国家技术监督局.电动机继电保护与油压装置试验验收规程.
[3] D6anTeodorescu.永磁同步电动机调速传动系统[J].国外电气自动化，1992.
作者简介：高怡（1986-），女，宁夏固原人，宁夏固原供电公司电力调度控制中心继电保护整定计算，助理工程师，技师，研究方向：继电保护。
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