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通过PLC实现电流保护 一、研究背景、现状和意义 随着工业技术的发展，用电量也逐步提升，但由于产品选型、安装接线、产品质量方面的原因，用电客户认识上的差异，还不能最大限度防止触电事故的发生，因此，为了避免不必要的事故的发生和尽量减少国民经济损失，采取一定的电网电流保护措施还是十分必要的。 （一）电流保护的概述　　 输电线路发生短路时，电流突然增大，电压减低。利用电流突然增大使保护动作而构成的保护，称为电流保护。而当电流流过某一预定值时，反应于电流升高而动作的保护装置叫过电流保护。过电流保护一般分为定时限与反时限过流保护，电流速断保护，中性点不接地系统的单相接地保护。瞬时电流速断保护它是反映电流升高，不带时限动作的一种电流保护。由于瞬时电流速断保护不能保护线路的全长，因此可增加一段带时限的电流速段保护。如果瞬时电流速断保护拒保，由时限的电流速段保护动作切除故障。定时限过电流保护是指保护装置的动作时间不随短路电流的大小而变化的保护。　　 由瞬时电流速断保护、时限的电流速段保护和定时限过电流保护都是反应电流增大而动作的保护，它们相互配合构成一整套保护，称做三段式电流保护。三段的区别主要在于起动电流的选择原则不同。其中速断和限时速断保护是按照躲开某一点的最大短路电流来整定的，而过电流保护是按照躲开最大负荷电流来整定的。[1] 电流保护的原理：三段式电流保护一般由瞬时电流速断保护、带时限电流速断保护和定时限过电流保护相互配合构成整套保护。是利用不同过电流值下，设置不同的延时动作时间来规避工作尖峰电流和使发生短路故障时，只有事故点最近的断路器动作以减少断电的影响范围。其中一、二段联合作为线路的主保护，三段作为本线路的近后备和相邻线路的远后备保护。在有些情况下，可以只装两段甚至一段。 在三段式电流保护中，电流速断保护的选择性是靠动作电流来实现的；限时电流速断保护和过电流保护则是靠动作电流和动作时限来实现的。它们在35kV及以下的单侧电源辐射形电网中具有明显的选择性，但在多电源网络或单电源环网中，则只有在某些特殊情况下才能满足选择性要求。过电流保护因按最大负荷电流整定，灵敏性一般能满足要求，但在长距离重负荷线路上，由于负荷电流几乎与短路电流相当，则往往难以满足要求。受系统运行方式影响大、灵敏性差是三段式电流保护的主要缺点。[2] 电流保护的配合：各级过电流保护装置中的时间继电器的延时时限是按阶梯原则整定的。根据保护动作选择性要求，一般应该由距离故障点最近的保护装置动作使断路器跳闸，所以保护装置故障点的时间继电器的整定值应比上一级的保护装置的时间继电器的整定值小，同理就能推出上一级保护装置中的时间继电器的整定值又比更上一级的整定值小[3]。　　 （二）PLC作用 而传统保护方式是用继电器，在传统的老设备控制系统中 ,要完成一项控制任务是由导线将电气元件连接起来 ,通过中间环节(继电器控制线路) 来实现的 ,这样的系统我们称之为 “ 继电器控制系统” [4]。随着电气设备日新月异的发展 ,尤其是电子计算机的迅速发展 ,工业生产自动化控制系统中所有设备发生了深刻的变化 ,PLC(可编程序控制器) 就是这种变革中的产物。它是取代传统继电器控制系统的新型工业控制系统 ,并且有着不可比拟的优点。 　 （１）控制功能的实现：继电器控制系统通过许多继电器 ,采用硬接线的方式来完成控制功能[5]。其接线多而复杂 ,体积大、 功耗大 ,系统已经确定 ,不易改变或增加其功能。另外 ,继电器触点数目有限 ,每支只有 4～8 对触点 ,因此灵活性和扩展性很差[6]。而 PLC 控制系统采用存储器逻辑 ,通过编制的程序(软接线方式)来实现控制功能 ,只需改变存储在存储器中程序就能改变其控制逻辑。其接线少、 体积小 ,并且 PLC中每支软继电器的触点数目在理论上无限制 ,因此其灵活性和扩展性很好。 （2）工作方式：当电源接通时 ,继电器控制线路中各继电器都处于受约状态。而 PLC 控制系统中 ,各继电器都处于周期性循环扫描接通之中 ,从宏观上看 ,每个继电器受制约接通的时间是短暂的。 （3）控制速度：继电器控制系统依靠触点的机械动作实现控制 ,工作频率低 ,触点的开闭动作一般在几十毫秒数量级。另外 ,机械触点还会出现抖动的问题。而 PLC控制系统由程序指令控制半导体电路来实现控制 ,速度极快 ,一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级。并且 ,PLC 内部还有严格的同步 ,不会出现抖动问题。[7] （4）限时控制：继电器控制系统利用时间继电器的滞后动作进行限时 ,定时精度不高 ,并且有定时时间易受环境温度和湿度变化的影响、 高速定时困难等问题。PLC控制系统使用半导体集成电路作定时器 ,时基脉冲由晶体振荡器产生 ,精度相当高 ,并且定时时间不受环境的影响。用户可根据需要在程