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基于PLC的自动化变压器继电保护装置设计

摘要：在中国快速发展的过程中，传统的继电保护装置是根据工作值的设定计

算进行的，最小工作模式用于灵敏度校准的验证。这类继电保护装置的主要缺点

是设定保护时间长，继电保护时间有限，检测保护故障困难。造成上述问题的根

本原因在于传统的微机保护无法实现动态运行中继电保护运行系统的状态检测。

目前，基于PLC自适应的继电保护设计系统可以充分考虑变压器继电保护系统的

实际运行状况和具体问题的复杂性，从而实现电力系统理想的保护自动化系统选

型。

关键词：PLC；继电保护装置；变压器

引言

传统的变电站发展和建设中存在数据传输以及采集方面的问题，而现代的智

能化变电站中的继电保护系统对这些问题进行很好的完善和优化，对整个系统的

数据处理和采集过程进行了更好的保证。对于智能变电站来说，电气设备主要通

过合并单元及智能化的终端设备和网络交换机组成，在各系统中所表现出来的功

能以及特点等具体情况，能够更好的保证智能变电站的安全可靠。

继电保护1PLC继电保护的结构及原理

在电网的建设和组成中继电保护是其核心的组成部分，通过将PLC也即是可

编程控制器作为主要的硬件系统，而软件中通过全模块结构进行组成，最终会通

过彩色液晶触摸屏的形式进行完成画面的显示工作，有非常好的人机界面，并且

通过全中文的形式展示。在电气以及机械之间进行转换中通过继电保护装置来实

现，机械位移中通过凸轮装置来实现继电保护对主配压阀的控制，而液压系统中

通过直连式的结构模式。PLC在对继电保护中的频率发生的偏差情况进行测量的

过程中，通过将PID中的调节作用实现了接力器开度的计算以及接力器开度的反

馈，然后将这些数值进行方法传送到PLC控制模块中。通过定位模块实现了对继

电保护的信号转达，然后通过接力器和主配压阀的共同作用形成二级液压，控制

其开度，实现对发电组的控制和速度调整。

设计要点2

总2.1体结构

工业PLC继电保护在电厂电力系统的安全性，可靠性和实时性方面发挥着关

键作用。根据基于PLC的厂区降压变电站继电保护的设计，该产品必须满足选“择

性，灵敏度，瞬时动态性和稳定性”的基本要求。本文中使用的PLC是三星

S3C2510芯片作为虚拟机系统。该系统采用ARM920T内核，具有低功耗，内置丰

富度，高速数据处理等基本功能。系统中的每个操作任务都将具有优先权。是一

款能够满足工厂继电保护装置设计要求的实时操作系统。在工厂继电保护设计中，

由于保护原理不同，需要使用PLC编程语言，所采用的算法也不尽相同。根据工

厂的实际情况，准备了继电保护软件程序。

2.2PLC远程监控系统

通过远程监控系统的应用，能够发现并以最快的速度排除设备和系统的故障、

异常问题风险，保证继电保护系统顺利运行。PLC构件下的继电保护能够对系统

实现远程监控的目的，通过对监控系统中所设施的受枢、出枢和三相电流是否存

在过流或欠压的情况而实现。如果配电系统中存在异常运行情况或者发生故障，

那么远程监控将将会发出报警信号，让工作人员及时发现并作出相应的处理，避

免发生大规模电力事故。在配电系统中应用了远程监控系统，让参数实现进一步

的处理和传输，最终实现远程监控和管理。

2.3PLC多代理机制过电流

本系统中使用的继电保护是PLC多代理机制。如果要为每个控制输入和输出

实现断路器，则只需要微调PLC控制器。在PLC数据输出点可以增加或减少电压

检测单元，电压信号值来自PT两端的电压值；其次，可以调整PLC的设定值，

将当前值调整到最大允许电流值；电压值可以设置为总线60％至70％的电压。

对于本设计中的6kV空气压缩机断路器QF4，采用PLC代理机制过流饱和。基于

多级代理的过电流继电保护装置的技术关键在于建立PLC与现场主机之间的信息

交互，以满足其一定的动态稳定性。在早期的变电站中，采用了串行网络通信技

术。这种通信方法的主要缺点是传输速率相对较低。一般采用主从结构，这会给

主机信息共享带来困难。

在变电站中的2.4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。在变电站运行中继电保护装置是其实现综合自动化的重要组

成环节，在继电保护工作中，对于电网能够实现的保护工作要求非常高，为了能

够更好的实现双母线位置的切换，改善继电器发生