可编程控制器在变电站继电保护中的应用及程序设计

　　0　概述

　　提高城市供用电系统的自动化程度是电网改造的一项重要内容，而变电站保护控制的技术水平又是其中关键环节。目前，在我国绝大多数城网变电站中，广泛应用的继电保护装置仍是由传统的机械触点继电器构成，往往完成一种基本的保护或控制任务都必须由多个继电器共同承担，比如一条10 kV馈线的过流保护和自动重合闸控制就要用到数以十计的各种继电器。由于继电器触点要经常分合动作，容易损坏，降低了供电的可靠性，并增加了设备维护的工作量;同时，各继电器之间大量的连接导线不仅使调试检修困难极大，还致使变电站的各部分几乎不可能被连接成一个完整的自动化系统。因此，传统的机械触点继电器显然已不能满足变电站自动化对继电保护装置的要求。

　　可编程控制器(PLC)是一种新型微电脑式配电控制器。其主要特点是用内部已定义的各种辅助继电器(每个PLC可有多达上千个内部继电器)代替传统的机械触点继电器，又通过软件编程方式用内部逻辑关系代替实际的硬件连接线。正因为这一特点，如果将PLC引入继电保护装置中，一方面可以克服使用传统继电器所带来的种种弊端;另一方面，又可兼容基于传统继电器的设计思想和技术方案，尤其是对于逻辑关系较为复杂的触点信号处理及操作出口控制，采用PLC编程能使方案设计工作变得更加简单方便，本文通过应用实例对此加以说明。

　　1　低频减载和备用电源自动投入的PLC程序设计

　　长沙新建的马王堆110 kV/10 kV变电站，地处郊区，按无人值班标准设计。选用的二次保护装置是法国MERLIN GERIN公司的SEPAM数字式多功能继电器，其功能框图如图1所示。从图中可看出，这基本上与微机保护典型图相同，稍有区别的是，该装置将通常的计算机继电器逻辑电路分解成保护功能继电器组和PLC 2个部分。根据不同保护对象(主变压器差动保护、母线保护、电容器保护、线路保护等)，由不同保护功能继电器群组合，使装置分成若干个标准型号，其中所有的单个功能元件均遵循正逻辑法则，在PLC中定义动作节点。例如，一个过电压元件动作，在PLC中就有一个相应的常开节点闭合(0→1)，而一个失压元件动作，反映在PLC中也是一个相应的常开节点闭合(0→1)。PLC编程使用的是与传统二次电路图最相似的梯形图法，存放程序的EEPROM为外插接式，便于随时修改设计方案。

图1　SEPAM装置功能框图

　　1.1　低频减载功能的设计

　　按照规程，变电站中应装设足够数量的自动低频减载装置。当电力系统因事故发生功率缺额时，必须由自动低频减载装置断开一部分次要负荷，以防止频率过度降低，并使之很快恢复到一定数值，保证系统的稳定运行和重要负荷的正常工作。又为了保证动作的准确性，低频减载装置至少需具备下列功能：