小议PLC自动化变压器继电保护装置设计

胡广绪 陈曙光

摘 要：继电保护装置属于工业领域非常重要的一部分，如今随着工业的快速发展，使得工业企业对继电保护装置的性能和属性有了更大的要求，要求其更加的安全、精确和可靠，所以本文就对PLC自动化继电保护装置设计进行了深入的研究，以提升其性能和效果，给工业企业带来保护的作用。

关键词：PLC;继电保护装置;自动化变压器

通常要求继电保护装置应具有良好的可靠性、稳定性和安全性，但是传统的继电保护装置却存在很多的缺点，主要包括：整定时间长、继电保护时间有限、故障检测差等等。出现这些问题的主要原因就是因为传统的保护无法在动态的情况下对继电保护系统进行自动化检测。为此，便出现了PLC自动化变压器继电保护装置，此装置不仅能够有效的保护系统，而且还能自动检测问题，从而起到保护系统的作用。

一、嵌入式PLC的运行机理

由于控制学的不断发展和壮大，使得嵌入式系统的体积越来越小、稳定性越来越好、成本越来越低，同时还可以全面和互联网融合在一起，因此受到了全世界工业用电系统的广泛喜爱。另外，PLC不仅能够实现软件封装，而且还能实现“微机”的功能，所以广泛应于各大领域。如今工业用电越来越多，由此对PLC性能的要求也越来越高，同时对其精确度以及实用性要求也越来越大。现阶段电力系统主要应用的是嵌入式PLC系统，因为其能够通过PLC语言来进行编程，同时还具有计算的功能。

二、PLC自动化变压器继电保护装置结构

PLC自动化变压器继电保护装置对工业电力系统有着重要作用，不仅要求PLC具备降压变电所的继电保护设计，而且还要具有选择性、灵敏性、瞬时动态性和稳定性的要求。本文以S3C2510芯片为虚拟机系统为例，此系统应用的是ARM920T内核，具有耗能小、内设全以及处理快的特点。同时此系统的每个操作任务均具有优先级别，可以充分达到继电器保护装置的设计要求。一般继电器的保护设计会因为保护原理的不同，而需要通过PLC来编程语言，所以应用的算法就会不同，需要依据实际情况来进行编程。

三、PLC自动变压器继电保护装置设计

（一）PLC自动变压器继电保护的设计

S3C2510芯片为虚拟机系统的电路设计应用的是多代理机制，其会把电流保护机制分配至各个车间和生活区域，然后进行综合分析，其生产区域采用的是CAN网络通信架构。在现场有四台PLC控制单元PLC1-4利用现场总线进行CAN方式的拓扑链接，进而达到用电的网络控制。现场的PLC会通过控制总线和控制上机位来展开相连，每个继电保护装置会经过上机位带有屏蔽属性的双绞线来达到通信功能，所以会给每台PLC都配上PC机，以进行程序编程与控制。

（二）通信网络的可行性

对继电保护装置进行设计主要就是为了达到工厂配电系统和各检测装置的数据交换。一旦系统的断路器无法断开时，则可以采用控制单元自动搜索附件的断路器，以达到保护系统的目的。现阶段可行性主要表现在这两个方面：1.此系统应用的网络通信模式是CAN拓扑结构，通信距离可达10KM，信号传输速度可达1Mbps，而工业各车间220KV变压器的平均距离只有1KM，其中各车间10KV距离6KV空压站的距离只有0.5千米，因此PLC的机位控制保持在CAN拓扑结构当中，并且信息传输速度也符合國家要求。2.此系统的CAN拓扑结构应用的是短帧信息传输形式，其字节数有8个，所以传输时间快，受干扰机率小，一旦出现错误还能及时发现。

（三）PLC多代理机制继电保护设计

PLC多代理机制实现了对每个进出线断路器的控制，而且只对PLC控制器进行微调便可。同时在PLC的输出点可增减电压检测单元，其电压的信号数值就是PT两侧的电压值。另外，还可调整PLC的整定值，把电流值变为最大允许电流值、电压值变为总电压的60%-70%。对于多级代理继电保护装置来说，其技术主要是对PLC和PLC与上位机间的信息交互，以达到动态的稳定性。传统的变电站主要应用的是串行网络通信技术，此通信技术缺点较多，主要为：传输慢、共享差。所以当前应用较为广泛的是现场总线技术，此技术所应用的CAN现场总线技术具有全球统一性。应用PLC多代理机制继电保护设计，如果在空压站6KV母线上出现了故障，则此技术能够借助对QF4断路器的设置，使其保持为未切断状态，从而阻断故障实施保护。

四、人机交互监控系统设计

人机交互监控系统是工业与生活区域的用电系统继电保护系统的一种，也是以PLC为主，只是加入了人机交互的界面，可以全面实现配电要求与二次设备的检测管理，是工业多级变与配电系统的主要设备，也是输配电线路自动化检测和微机保护的重要设施。在此主要突出了人机交互监控系统的三大功能模块，即潮流在线监测、控制面板和继电保护与自动装置监控，能够全面满足系统的自动化监控功能。借助潮流检测系统界面很多工业企业都实现了对全厂的电压系统检测、电流在线动态监测和中心监测功能。

五、总结

通过上述内容我们可知由于工业领域的飞速发展，使得配电系统在工程建设领域当中变得越来越重要，同时由于用电的加大，使得工业企业对配电系统有了更多的要求，要求其更加的可靠和智能，这也是科技快速发展的必然结果。将PLC多级代理技术运用到变电站继电保护装置当中，不仅证实了其的可行性，而且借助CAN总线技术还全面的实现了对PLC通信控制的保护功能;和传统的微机技术比较，PLC技术更加的智能、可靠和先进，全面实现了工业企业的要求。

参考文献：

[1] 孙秀桂，张洪斌，刘佳佳. 基于ARM控制器LPC2214的微机继电保护装置的设计[J]. 电子测量技术，2009，32（9）：118-121.

[2] 熊树. 基于嵌入式系统的微机继电保护装置[J]. 电子器件，2008，31（6）：1910-1913.

[3] 张剑春，江忠耀，黄光林. 一种基于ARM+DSP的微机线路继电保护装置[J]. 水电能源科学，2005，23（4）：86-89.

[4] 黄伟，查智. 嵌入式系统在微机继电保护中的应用[J]. 继电器，2007，35（13）：11-15.

[5] 胡伟，刘志远. 用可编程逻辑控制器（PLC）实现电力系统备用电源自投装置[J]. 宁夏工程技术，2003，2（2）：135-138.