PLC在10kV配电系统的应用

摘要：本论文主要研究具有PLC编程芯片的综合保护装置取代传统继电器保护控制装置在10kV高压配电系统中继电保护和控制系统中的应用

关键词：继电保护、控制系统、测量系统、综合保护装置、PLC

1、引言

我国是发展中国家，各方面的产业都在随着人们日益增长的需要而快速发展。进入到二十一世纪以来，我国经济的发展更加迅速。同时，经济的发展也使用电需求越来越大，从侧面促进了电气行业的发展来适应日新月异的社会前进脚步。其中，10kV高压配电系统主要设置在用电量较大的用户端。可以说，这个电压等级的高压配电系统在用户端的数量要仅次于低压配电系统。这个配电系统的安全性、可靠性直接影响到广大用户以及电力系统的安全和可靠性。那么加强系统的安全性和可靠性理所当然的就成为了重中之重。

现阶段还有相当一部分的10kV配电系统的保护、控制和测量系统是通过传统的继电器、互感器以及测量仪表屏的组合方式来进行的。这种方式存在着很多的缺点和安全隐患。如果采用带有PLC芯片的综合保护装置相对来说就会使整个系统更加的稳定、可靠、安全和便于维护。

2、传统继电器系统与综合保护系统

传统的继电器保护控制系统是通过主令电器、时间继电器、中间继电器、电流继电器以及导线所构成的系统。这种系统的主要保护和控制元件就是继电器。继电器是本身具有一定机械和电气结构的电器元件。它的精确度、结构稳定性包括它的使用寿命都受到结构和生产工艺的限制，并不能达到当今高压配电系统的安全性和可靠性的要求。

带有PLC芯片的综合保护装置在近几年逐渐崭露头角扩大市场占有率，并且得到了用户的一致好评。综合保护装置主要是通过逻辑电路连接而成的集成性较强的电气装置。它内部执行元件不存在继电器那样的机械结构，而又能够使整个装置的反映灵敏度、精确度、可靠性更高。它的逻辑功能改变也是非常方便简捷，可以通过修改内部芯片的逻辑程序来进行。这样使综合保护装置达到了一机多用的效果，并且在生产工艺上不需要投入更多不同的生产线来进行，相对来说也降低了生产厂的生产成本。

综合保护装置可以将10kV高压配电系统中的所有需要的功能集成到装置上，而不用去另外设置其它的电器元件。它可以实现系统中的电压、电流、功率以及电量等的测量和显示。它还可以实现配电系统各种保护定值的设定，并且设定精度非常高，保护动作可靠性也非常高。它还可以取代主令电器与继电器配合的配电系统中的控制系统，在其上就可以进行相应的操作。它还提供了数据传输的端口，这样可以实现在后台机上的测量、保护设定、控制的远程操作。可以说，综合保护装置将整个高压配电系统完整的呈现在了它的管理者面前，并且为管理者提供了非常便捷的系统管理方式。

3、综合保护装置在10kV高压配电系统中的实际应用

这是一个实际应用中的10kV高压配电系统。这个配电系统主要由进线、受电、计量、两个变压器配电柜组成。其中，进线柜中有一台隔离手车与电压互感器的组合，主要作用是在设备检修时提供明显断开点以及给整个配电系统提供交流电源及电压信号。受电柜主要由一台综合保护装置、一台高压断路器以及两只电流互感器组成，主要作用是分合10kV电源以及为本柜提供测量和保护电流。计量柜主要由计量表、高精度的电压、电流互感器以及负荷控制装置组成，主要作用是用电量的计量、高压配电系统的开关状态以及它們的数据、状态的远程传输。变压器配电柜分别主要由一台综合保护装置、一台高压断路器以及两台电流互感器组成，主要作用是分合供给变压器的10kV电源以及为本柜提供测量和保护电流，测量、控制和保护对应变压器。

这其中有三台高压配电柜都安装了综合保护装置。通过在保护装置中设定保护的定值，比如在受电柜的保护装置中设定的速断保护定值是866A，时间为0s。那么当流经母线的电流达到866A的时候，综合保护装置不经过延时就会将受电柜的高压断路器控制断开，从而达到保护整个高压配电系统免受损害。装置的灵敏度和准确度非常的高，当出现系统故障情况下可以迅速动作，避免更大的人力和财产损失。可以通过做实验测试来检测装置的这些特性。

另外，综合保护装置的显示屏上还可以显示实时的高压配电系统各参数值备查。在日常的巡检过程中可以非常直观的了解到整个配电系统的工作状态。这样对于维护系统的正常运行起到了很大的作用。维护人员可以通过系统的状态来制定接下来的维护保养方案，有效的提高了系统的可靠性和寿命。在长远看来更加节约了维护成本。

综合保护装置参与的控制系统一个最大的特点是接线非常的简洁，并且动作故障率和延时性比较低。这就极大地提高了整个系统的安全性和可靠性，正是迎合了社会对高压配电系统越来越高的要求。同时，控制系统比较简洁使得维护的人力物力成本降低。

4、综合保护装置与后台监控系统

上图的系统中的三台综合保护装置可以提供数据传输接口连接到后台监控系统中，用来实现通过后台机对整个高压配电系统进行远程的测量、控制，给整套系统的运行维护工作提供了极大地便利。配电系统规模比较小的情况下，这种效果并不会十分明显，但当配电系统的规模比较庞大的情况下，比如他的规模达到了几个或者十几个房间，那这种集中测控的便利效果就凸显出来了。所以应用综合保护装置来参与整个高压配电系统的测量、保护和控制是未来发展的趋势。

它们之间的数据传输的应用形式如下图2所示。

综上所述，带有PLC芯片的综合保护装置在10kV高压配电系统中的应用具有其积极的意义。综合保护装置不仅集成了高压配电系统的测量、保护和控制功能，最重要的是它提升了整个系统的安全性和可靠性。在系统运行中也起到了非常大的作用，极大地降低了维护的人力、物力和财力。当然，电力系统一直在随着人们日益增长的需要而不断的发展进步。综合保护装置只是现阶段电力系统发展的必然产物。以后会有比这种装置更先进的产品出现。相对的，作为电气工作者也要不断的与时俱进，更新自己的知识结构，跟上时代发展的步伐。

作者简介：迟博元（1984年1月）男，籍贯：黑龙江省肇东市人，汉族，现职称：工程师，学历：本科，研究方向：从事机电相关教学工作。