1 引言
建筑供配电线路控制系统一般包括有被控设备动作的控制电器部件和信号及保护等部件，目前我国大部分供配电用继电器保护装置，它需电流(压)继电器;重合闸继电器，时间继电器，信号继电器，中间继电器，差动及功率继电器，冲击继电器，显示仪表等。
(1) 对控制部件的要求
这些控制部件，保护元件要求动作可靠准确。被控设备断路器，非指令性由人为操作而自动断开属于异常或故障状态，为此要求:
a) 保护单元应按整定参数准确反映被控设备电量参数的极限值;
b) 控制动作应按设计的逻辑关系动作。
(2) 传统继电器保护控制系统的不足
a) 系统行为状态部件之间存在较复杂的逻辑关系，常常是一处故障而导致全局瘫痪;
b) 有时出现非永久性故障及越级跳闸的现象;
c) 电器部件多，分布广;
d) 系统的故障反应和传递慢，难以识别出多种故障;
e) 无法实现故障超前处理功能;
f) 有些部件可靠性，准确性差(如时间继电器存在时差，继电器要求各级保护时时限必须在0.5s以上等问题);
g) 定值参数无法随意整定。
由此可见，为确保供配电正常运行，对系统的故障预测、诊断和定位的要求也越来越高，对继电器保护是难以实现。采用PLC能够解决了继电器不足的问题，而PLC作为单一系统的保护功能，势必造成很大的资源浪费。为此，如何开发应用故障诊断专家系统，是一个很值得研究的课题。
2 配电线路保护的配合问题
通常供配电线路保护方式是:线路首端为两段式保护，即速断和过流保护，分支线安装的断路器实际上是速断保护，但定值大多按过流调定，因没有延时过程还不是完善的过流保护。
供配电线路中线路首端与分支线之间在保护定值与时限上要配合得当，保护要求:当分支线路出现故障时其保护应可靠动作，而线路首端保护不应动作，这样才能有选择地切除故障线路，保证无故障线路正常供电，在实际运行中，由于断路器的保护定值难以确定，特别是断路器其定值是按CT配比固定的，所以造成分支线断路器时而发生跳闸或越级跳闸的现象。如线路首端保护速断定值为I 1ms 过流定值为I 1os ，时限为t1秒。当断路器定值I1s，在I 10s <I 1s <I 1ms 值时，如果分支线故障电流I 2 ，在I 1os <I 2 <I 1s 值时，分支断路器保护不动作，而首端过流保护动作造成越级跳闸;当I 1s <I 1os 时，因断路器没有延时装置，对线路出现的瞬间非短路故障及负载冲击电流，使断路器时有动作。
采用PLC实现以下保护控制功能:
(1) 电流保护
电流保护包括速断保护和过流保护;
(2) 重合闸保护
重合闸保护:重合在故障线路上时，保证重合一次;重合闸后加速;重合闸起动时，如果开关柜合，保证合闸线圈自动脱离电源;
(3) 事故跳闸
事故跳闸:复归及重复音响;信号:音响手动解除并延时返回;
(4) 手动跳闸
手动跳闸:手动跳闸重合闸不起动;手动跳闸开关跳，跳闸线圈自动脱离电源;
(5) 手动合闸
手动合闸:手动合闸防跳闸闭锁;手动合闸开关合，合闸线圈自动脱离电源;手动合闸在故障线路上时，跳闸的重合闸不起动。
3 供配电系统的故障诊断
供配电线路的保护及故障诊断结构示意图如图1所示。
[img]20057221217251977.jpg[/img]
3.1 知识库
在诊断系统开发中采用表格法来表示通过知识获取阶段得到的产生形式的知识,如附表所示。它具有简单清晰，易于扩充维护，效率较高等优点。表格由左至右合纵向由上至下可分别表示前提出现的频繁程度及故障的优先级别。
条件1:I 1os <I 1s <I 1ms ;
条件2:I 10s <I 1s <I 1ms ;
···
条件n:···
if 条件1 and 条件2 then 故障1 with 可信度
其中，条件分为两类，测量型条件和交互型条件。测量型条件是指与过程可测量参数直接相关的条件。交互型条件根据用户获得条件的逻辑值。每一结论的可信度为0-1之间的某一个实数来表示。当然，可信度“1”则表示结论完全为真，反之，可信度“0”则表示为假。表1所示规则是用IF－THEN形式规则和梯形图表示的相同内容，则规则表示是可读性强的语言表示，并且PLC上易处理，因此，当需要改变控制逻辑时，可以在短时间内无差错进行，程序内容也容易理解。
3.2 推理过程
最常用的推理规则，假言推理可用符号表示为: 即:“如果P 1 为真，且P 1 为真隐含着P 2 也为真，那么P 2 为真”。例如:如果我们认识到电流大的出现隐含短路的存在，那么应用假言推理，我们便能通过观察有无电流大来推断短路的存在与否。同理，依逻辑中一个复杂的多合公式的真或假，采用真值表中的关系推出的几条命题逻辑等价定律:
3.3 事实以及等价规则
系统运行给出以下事实:
(1) 当一个回路电流大时，其有过负荷;
(2) 如果一个回路短路，就需该断路器跳闸;
(3) 过电流值到了所规定的时间,系统认为是短路处理。
利用上述事实以及等价规则，可以看出当回路电流大时，短路处理，从而需要断路器跳闸。为解上述问题，定义3个词:II:电流大;CL:短路;QO:断路器跳闸。
首先，给出的事实可被表示为:II→CL以及CL→QO。然而当回路短路时，我们可增加事实II，并将我们所有的知识表示为:(II→CL)∧(CL→QO)∧II 。
现在我们便可采用置换法:
表中最后的公式II∧CL∧QO表达所期望的条件，我们也可交换着使用假言推理规则二次来解决这个问题:[II∧(II→CL)]→CL及[CL∧(CL→QO)]→QO。在这种情况下，系统具有较高层次的知识。
选用正向推理策略，由原始逻辑关系出发，运用知识库的规则推出结论，对于供配电实时故障诊断是一种最合适的推理方法。为了提高搜索效率和解决冲突问题，对规则使用范围进行分组，解决冲突的策略采用规则在知识库中的顺序为优先级方式进行知识选择:
(1) 标示确定是事故跳闸或误动跳闸;
(2) 继电器的动作标示确定是什么原因引起跳闸;
(3) 拉开隔离开关及有关开关下，检查开关，电缆的绝缘值，测试断路器触头接触电阻值等;
(4) 模拟操作，检查断路器，回路元件动作是否失常。
(5) 检查与测试结果诊断故障性质类型及部位，损坏程度并打印报告情况。
4 结束语
利用PLC来实现保护和故障诊断系统，可减少故障率，提高可靠性。在应用上方便灵活，价格便宜，运行可靠，有利于保护和故障诊断、实施及维护，起到了显著的效果。
