0　概述 　　提高城市供用電系統(tǒng)的自動化程度是電網(wǎng)改造的一項(xiàng)重要內(nèi)容，而變電站保護(hù)控制的技術(shù)水平又是其中關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，在我國絕大多數(shù)城網(wǎng)變電站中，廣泛應(yīng)用的繼電保護(hù)裝置仍是由傳統(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器構(gòu)成，往往完成一種基本的保護(hù)或控制任務(wù)都必須由多個繼電器共同承擔(dān)，比如一條10 kV饋線的過流保護(hù)和自動重合閘控制就要用到數(shù)以十計(jì)的各種繼電器。由于繼電器觸點(diǎn)要經(jīng)常分合動作，容易損壞，降低了供電的可靠性，并增加了設(shè)備維護(hù)的工作量；同時，各繼電器之間大量的連接導(dǎo)線不僅使調(diào)試檢修困難極大，還致使變電站的各部分幾乎不可能被連接成一個完整的自動化系統(tǒng)。因此，傳統(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器顯然已不能滿足變電站自動化對繼電保護(hù)裝置的要求。 　　可編程控制器（PLC）是一種新型微電腦式配電控制器。其主要特點(diǎn)是用內(nèi)部已定義的各種輔助繼電器（每個PLC可有多達(dá)上千個內(nèi)部繼電器）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器，又通過軟件編程方式用內(nèi)部邏輯關(guān)系代替實(shí)際的硬件連接線。正因?yàn)檫@一特點(diǎn)，如果將PLC引入繼電保護(hù)裝置中，一方面可以克服使用傳統(tǒng)繼電器所帶來的種種弊端；另一方面，又可兼容基于傳統(tǒng)繼電器的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)方案，尤其是對于邏輯關(guān)系較為復(fù)雜的觸點(diǎn)信號處理及操作出口控制，采用PLC編程能使方案設(shè)計(jì)工作變得更加簡單方便，本文通過應(yīng)用實(shí)例對此加以說明。 [b]1　低頻減載和備用電源自動投入的PLC程序設(shè)計(jì) [/b]　　長沙新建的馬王堆110 kV/10 kV變電站，地處郊區(qū)，按無人值班標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。選用的二次保護(hù)裝置是法國MERLIN GERIN公司的SEPAM數(shù)字式多功能繼電器，其功能框圖如圖1所示。從圖中可看出，這基本上與微機(jī)保護(hù)典型圖相同，稍有區(qū)別的是，該裝置將通常的計(jì)算機(jī)繼電器邏輯電路分解成保護(hù)功能繼電器組和PLC 2個部分。根據(jù)不同保護(hù)對象（主變壓器差動保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)、線路保護(hù)等），由不同保護(hù)功能繼電器群組合，使裝置分成若干個標(biāo)準(zhǔn)型號，其中所有的單個功能元件均遵循正邏輯法則，在PLC中定義動作節(jié)點(diǎn)。例如，一個過電壓元件動作，在PLC中就有一個相應(yīng)的常開節(jié)點(diǎn)閉合（0→1），而一個失壓元件動作，反映在PLC中也是一個相應(yīng)的常開節(jié)點(diǎn)閉合（0→1）。PLC編程使用的是與傳統(tǒng)二次電路圖最相似的梯形圖法，存放程序的EEPROM為外插接式，便于隨時修改設(shè)計(jì)方案。 [align=left] 圖1　SEPAM裝置功能框圖 　　1.1　低頻減載功能的設(shè)計(jì) 　　按照規(guī)程，變電站中應(yīng)裝設(shè)足夠數(shù)量的自動低頻減載裝置。當(dāng)電力系統(tǒng)因事故發(fā)生功率缺額時，必須由自動低頻減載裝置斷開一部分次要負(fù)荷，以防止頻率過度降低，并使之很快恢復(fù)到一定數(shù)值，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和重要負(fù)荷的正常工作。又為了保證動作的準(zhǔn)確性，低頻減載裝置至少需具備下列功能： 　?。?）為防止在系統(tǒng)短路過程中，由于短路功率突增使頻率突降可能引起的誤動作，低頻動作出口需具有頻降變化率（df/dt）閉鎖功能； 　?。?）為防止在自動重合閘或備用電源自動投入動作過程中，由于失壓間隔可能引起的誤動作，低頻動作的出口延時需獨(dú)立可調(diào)； 　?。?）可以根據(jù)重要程序分別決定哪些負(fù)荷接入基本段（快速動作段）及其應(yīng)屬于什么頻率級，又有哪些負(fù)荷接入后備段（長時限動作段）及其應(yīng)該定多長的出口延時，并且這些接入和整定工作可在不停電的情況下進(jìn)行。 　　在本例中，10 kV饋線保護(hù)裝置選用SEPAM S07型，該型號的保護(hù)功能繼電器組除了線路保護(hù)必配的過流、速斷、零序過流元件之外，還包括2個名字分別為F561、F562的低頻元件，借助這2個元件可編制出符合上述要求的PLC低頻減載程序（見圖2）。由圖2程序及注釋得出： 　?。?）F561整定值與F562整定值之差為Δf，T1整定值為Δt。當(dāng)系統(tǒng)頻率在Δt內(nèi)從高于F561整定值降到低于F562整定值時，說明頻降變化率Δf/Δt過高，造成系統(tǒng)低頻的原因可能是短路功率突增或系統(tǒng)突然失電，而不是負(fù)荷過重，此時低頻動作出口被閉鎖，反之則由繼電器K7產(chǎn)生1個出口脈沖命令作用于跳閘； 　?。?）程序中專門設(shè)計(jì)了1個特殊后備延時出口，其作用是，無論Δf/Δt為何值，只要系統(tǒng)頻率低于動作頻率整定值（F562）并在一定時間內(nèi)（T3整定值）無法恢復(fù)，出口動作將負(fù)荷切除。該特殊功能可根據(jù)實(shí)際情況用PLC的1個內(nèi)部開關(guān)KP1來決定取舍。需要說明的是，PLC中的保護(hù)功能繼電器F561、F562節(jié)點(diǎn)動作值以及時間繼電器T1、T2、T3和內(nèi)部開關(guān)KP1，均可通過手持編程器在系統(tǒng)運(yùn)行時進(jìn)行整定設(shè)置；開關(guān)量信號輸入節(jié)點(diǎn)I2、I3的狀態(tài)僅取決于裝置的信號輸入接口與電源小母線之間的連接片是否連通，運(yùn)行人員只需通過合上相應(yīng)的連接片就可決定負(fù)荷是接入低頻基本段還是低頻后備段。用PLC內(nèi)部開關(guān)代替外部連接片具有同樣效果，采用外部連接片僅僅是為直觀起見。 　　在編制低頻減載程序時，傳統(tǒng)繼電器的動作時間和返回系數(shù)概念在梯形圖中被理想化了，之所以能這么處理，主要得益于PLC的微電腦屬性。PLC中的程序是循環(huán)執(zhí)行的，每2次執(zhí)行之間的時間間隔（循環(huán)周期），由整個裝置從采樣到濾波到數(shù)據(jù)處理等各環(huán)節(jié)的時序配合決定（SEPAM裝置為13.3 ms），但程序本身執(zhí)行1次的時間以微秒計(jì)，是完全可以忽略的。顯然，如果在梯形圖中將繼電器節(jié)點(diǎn)放在相應(yīng)線圈的后面，節(jié)點(diǎn)動作時間可理想化地認(rèn)為是零。這一點(diǎn)也是使復(fù)雜的低頻減載功能得以簡單實(shí)現(xiàn)的重要因素。[/align][align=left]　 1.2　備用電源自動投入程序設(shè)計(jì) 　　馬王堆變電站是長沙地區(qū)電網(wǎng)110 kV系統(tǒng)的1個末端站，雙回進(jìn)線供電，其110 kV側(cè)的接線結(jié)構(gòu)如圖3所示（隔離刀閘省略未畫）。 　　備用電源自動投入方案按下列4種運(yùn)行方式設(shè)計(jì)： 　　（1）方式1。1號進(jìn)線供2臺變壓器，2號進(jìn)線備用，此時斷路器502、500“合”位，504“分”位，如果1號進(jìn)線失壓，斷開502、合上504； 　?。?）方式2。2號進(jìn)線供2臺變壓器，1號進(jìn)線備用，此時斷路器504、500“合”位，502“分”位，如果2號進(jìn)線失壓，斷開504、合上502； 　?。?）方式3。1號、2號進(jìn)線各供1臺變壓器，此時斷路器502、504“合”位，500“分”位，如果1號進(jìn)線失壓，斷開502、合上500； 　?。?）方式4。1號、2號進(jìn)線各供1臺變壓器，此時斷路器502、504“合”位，500“分”位，如果2號進(jìn)線失壓，斷開504、合上500。 　　備用電源自動投入的控制程序又必須符合如下一些具體要求： 　?。?）4種運(yùn)行方式的備用電源自投功能可分別投用或退出； 　?。?）出口只動作1次； 　　（3）只有在工作電源斷開后才投入備用電源； 　?。?）當(dāng)變電站發(fā)生過流故障引起進(jìn)線失壓時，備用電源自投功能應(yīng)該閉鎖，待故障電流消除后自動延時復(fù)歸。這里要注意，過流故障是否跳開進(jìn)線斷路器由故障保護(hù)程序決定。 　　考慮到上述運(yùn)行方式和具體要求，選擇34臺SEPAM B04型裝置，每臺對應(yīng)1種運(yùn)行方式。利用該型裝置保護(hù)功能繼電器組中的低電壓元件（UAB、UBC、UCA）、過電壓元件（UAB，整定值可低于額定電壓）分別判斷1號、2號進(jìn)線電壓和橋斷路器500兩邊的母線電壓是否失壓或有壓；又利用其中2臺裝置中的過流元件分別判斷進(jìn)線斷路器502、504是否流過故障電流。對應(yīng)于運(yùn)行方式1、3的PLC程序邏輯框圖如圖4所示（因?yàn)閮蓚?cè)對稱關(guān)系，圖中省略運(yùn)行方式2、4），每種運(yùn)行方式用1個內(nèi)部開關(guān)KP來投退，由圖可見，裝置之間只須少量的外部導(dǎo)線通過I/O口，就可將各程序連接起來構(gòu)成1個完整的備用電源自動投入系統(tǒng)，并且這樣的系統(tǒng)模塊化程度高，便于運(yùn)行管理。[/align][align=left][b]2　結(jié)束語 [/b]　　內(nèi)置PLC的繼電保護(hù)裝置在變電站的設(shè)計(jì)安裝調(diào)試過程及隨后1 a多的運(yùn)行情況表明：PLC所具有的高度靈活性能為及時解決調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題提供最佳方案；PLC的運(yùn)行穩(wěn)定性和動作準(zhǔn)確性高，使繼電保護(hù)更可靠；PLC編程技術(shù)容易掌握，而程序本身與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)圖十分吻合，使設(shè)計(jì)人員能充分發(fā)揮專長；應(yīng)用PLC的繼電保護(hù)設(shè)備更加標(biāo)準(zhǔn)化，選型和使用方便。[/align]