發布日期：2022-04-26 點擊率：79
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變電站綜合自動化系統發展方向是完全分布式模式，二次設備安裝就地化。安裝于變電站一次設備現場的微機保護和測控裝置必須長期不停地無故障運行，其可靠性主要面臨2個問題：各種干擾引起的功能差錯和元器件損壞。若有一個元器件損壞，有可能造成保護誤動或者拒動，該傳送的信息也不能傳送。
微機保護和測控裝置既有數字部件又有模擬部件，干擾對模擬電路和數字部件所造成的后果是不同的，模擬電路在干擾作用下往往使開關電路誤翻轉，在沒有完善閉鎖措施時將會導致誤動作。數字電路受干擾作用往往造成數據或地址傳送錯誤，從而導致裝置運行故障或功能障礙。由此可見，干擾輕則造成數據傳送錯誤，重則造成保護拒動或誤動，都會嚴重危及電力系統的安全可靠供電。保護和監控系統裝置,特別是在就地安裝的“四合一”保護測控一體化裝置,工作環境的干擾比較嚴重，因此提高保護和監控裝置可靠性的重點應在抗干擾上。
由于繼電保護和監控裝置在強電磁場環境下連續工作，所以應從微機保護和監控裝置的硬件和軟件著手，采用裝置故障自動檢測以及容錯設計技術，加強變電站綜合自動化系統的抗干擾能力，提高系統運行的可靠性。故障自檢在于將裝置故障及時告知值班人員并自動采取隔離閉鎖措施。容錯設計是利用容錯技術，使局部故障不降低整套裝置的性能，不中斷保護和監控裝置的正常運行。
2抗干擾措施
干擾就是除有用信號外所有可能對裝置的正常工作造成不利影響的內外電磁信號，干擾可分為外部干擾和內部干擾。外部干擾源只能通過合理的措施將它“拒之門外”，內部干擾源可以在設計和調試中使之盡量減少。
2．1外部抗干擾措施
2．1.1電源的抗干擾措施
開關電源具有效率高等優點，在電子設備中被廣泛采用，有些開關電源雖然采用了靜電屏蔽來抑制共模干擾，但由于開關電源內部元件布置得比較緊密，電源和輸出線路導線之間距離較近，接地線又較長，因此防外來干擾的能力較差，高頻時尤為明顯，通常在電源入口處增設電源濾波器來防止電源干擾的侵入。濾波器的接地點應以最短距離可靠接地。所有電源線必須經過濾波器才能進入設備內部，即在機箱電源線入口處安裝濾波器。
微機保護和測控裝置要求有相互獨立的多個電源供電。每塊插件板上最好能采用獨立功能塊電源，以進一步控制相互干擾。逆變電源中＋５ Ｖ、＋１５ Ｖ和＋２４ Ｖ最好為二組電源，完全獨立，不公用變換系統，使操作繼電器等干擾信號不會通過公共變換系統相互影響入侵主機；逆變電源入口除了設有常規抗干擾盒措施外，宜裝設均衡控制抗干擾器，強弱電線路要分清。
2.1.2隔離措施
防止干擾危及保護裝置的隔離對策主要包括以下幾個方面：交流電壓、電流、功率等交流信號可經變送器轉換為直流量送入微機以防止交流信號的干擾，交流量均經小型中間TV和TA隔離，使交流“地”與直流“地”隔離，增加系統的抗干擾能力。所有模擬量都經光電隔離單元隔離后再送入主機，從而使微機內外系統的電源接地線在電氣上完全隔離，提高系統的抗干擾能力。
變電站運行中所有開關量的輸入和輸出(包括跳閘出口、需監視的信號等)觸點、數字量輸出（如打印機接口）等都應采用光電隔離。
2．1．3屏蔽
保護和監控裝置，特別是安裝于現場的“四合一”裝置，裝置機殼宜用鐵質材料做成，以實現對電場和磁場的屏蔽，最好采用雙層屏蔽措施，在電場很強的場合，可以考慮在鐵殼內加裝銅網襯里。
2．1．4通道干擾處理
為控制通道之間的干擾，減少來自TA二次回路產生的磁場耦合干擾和來自TV二次線上的電場干擾，在變送器屏安裝時絕對不允許將它們與變送器輸出的弱電信號線混綁在一起，兩者必須單獨走線，而且盡量遠離，避免平行。每個變送器輸出的直流電壓信號都有一根與微機電源的0 V共地，為避免信號地線形成回路造成磁場干擾，必須采用一點接地方式。
2．1．5合理分配和布置插件
接地、屏蔽和隔離措施并不能完全阻斷干擾信號的竄入，為防止剩余浪涌引起的惡果,可以合理地將保護和控制電路分成若干個插件，將最怕干擾的部分集中在一個或幾個插件上，放置在內層屏蔽箱內，并使之盡量遠離干擾源和與干擾源有聯系的部分。
2．2內部抗干擾措施
上面敘述的各種抗干擾對策目的是將外部干擾“拒之門外”，可稱之為第一道防線。由于現場環境復雜，上述抗干擾措施并不能保證萬無一失，還應采取針對性措施，防止竄入微機保護和控制裝置的內部干擾信號。
2．2．1對輸入采樣值抗干擾糾錯
由于干擾，采樣輸入數據有可能發生錯誤，為確保保護和測控裝置的正確運行，必須找出錯誤的數據，并加以剔除，然后用隨后輸入的正確數據供保護和監控程序用。可以對每個信號設2個通道,只在2個通道讀數一致時才可取用,否則取用以后的數據,這樣可以確保裝置躲過干擾。
2．2．2軟件運算過程中的核對
干擾有可能造成軟件運算出錯，為了避免這種情況，可以對運算結果進行復算核對，比較計算結果是否一致，如果一致說明結果是可以信賴的。
2．2．3程序出軌的自恢復
對于越過外部防線入侵到微機系統內部的干擾，可能導致程序運行出軌。可以采用看門狗ＷＡＴＣＨＤＯＧ技術，看門狗有軟件抗干擾和硬件抗干擾之分。軟件抗干擾實質上是一個由ＣＰＵ復位的計數器。只要應用程序正常工作，它不會發生計時溢出。如果因干擾引起系統出錯和程序出軌，內部定時器將會產生計時溢出脈沖,使系統自動復位，重新裝入應用程序，這是一種很有效的抗干擾措施。硬件看門狗即硬件復歸技術。
2．2．4對遙控回路采用的抗干擾措施
a. 對遙控的碼制采用比較好的保護碼，如BCH保護碼等,BCH碼所檢查的碼位不多,編碼效率高,實現電路不復雜,不僅可以檢查錯誤，而且還可糾錯,是一種抗干擾能力強、靈活性大的保護碼。
b. 提高單元碼制的抗干擾能力。為保證信息傳輸不失真，除采用比較好的保護碼保證較大的碼距外，還必須提高單元碼制在通道中的抗干擾能力。因為遙控的可靠性比其傳輸速率更為重要，所以應采用較慢的速率傳輸信息。遙控宜采用經常不傳輸的異步工作方式，這樣可排除經常性的干擾。
3提高可靠性的其它措施
裝置的可靠性還與設計、制造及使用等各個環節有關，應從硬件和軟件2個方面采取措施提高裝置的可靠性。
3．1系統容錯設計技術［1］
系統容錯設計主要指硬件結構上采用冗余技術，硬件冗余技術有3種方法：靜態冗余法、動態冗余法、混合冗余法。
靜態冗余法通過掩蔽掉硬件故障的影響來實現容錯，采用冗余元件和冗余工作部件來實現掩蔽作用。動態冗余法即備用冗余法，一般是一個模塊工作，其它模塊作備用，根據備用模塊是處在斷電狀態還是處在工作狀態，可分為冷備用和熱備用。在微機保護和監控系統中，為滿足實時切換要求，應采用熱備用方式。混合冗余法是靜態冗余法和動態冗余法的綜合應用，混合冗余法不需要像在熱備用方式那樣必須迅速判明工作模塊的故障。
使用冗余技術設計容錯系統是為使各模塊的工作彼此不受影響，各模塊的時鐘也應完全獨立。
3．2裝置故障自動檢測技術
裝置的元器件損壞可能導致保護裝置拒動或誤動，也可能導致監控裝置傳輸誤碼，所以要求裝置上的元器件損壞時，應該立即發現并報警，以便迅速采取措施予以修復，裝置故障自動檢測的目的便在于此。目前，微機保護和監控裝置許多硬件故障都可以準確地查出損壞元件的部位并打印出相應的信息，其自動檢測方法有以下2類。［2］
a. 按照檢測時機分為即時檢測和周期檢測。即時檢測指連續監視或檢測時間間隔不大于采樣周期的監視。周期檢測指利用保護功能執行的小塊的富裕時間，積零為整來進行檢測，其檢測周期可能較長，通常不具有即時性。它用來進行ＣＰＵ處理量較大情況下的檢測，如ＥＰＲＯＭ等。
b. 按照檢測對象分為元器件檢測和成組功能檢測。元器件檢測是指對某個元器件進行檢測,包括發現故障和故障復位。成組功能檢測則通過對模擬系統故障的模擬程序和數據處理來判斷硬件是否有缺陷。
3．3對保護和測控裝置出口回路的監視和閉鎖
加強對遙控和保護回路的出口異常狀態監視和必要的自動閉鎖功能。在保護出口前，可以利用幾個并行接口的不同位，使CPU必須多執行幾條指令才能構成跳閘條件,這樣可以避免誤動；遙控對象、執行等繼電器在執行命令尚未下達的情況下，其常開觸點不允許閉合，并對其觸點進行監視；一但觸點狀態不正常，能及時報警并自動閉鎖執行回路。
3．4從系統電路設計和結構形式上提高可靠性
微機保護和測控裝置可以采用單ＣＰＵ、雙ＣＰＵ備用方式以及多ＣＰＵ方式。采用單ＣＰＵ的系統，一旦此ＣＰＵ出故障，則全套系統就不能正常工作。而若采用雙ＣＰＵ系統，盡管雙ＣＰＵ互為備用，但如果外圍電路沒有備用，這種系統的可靠性也不高，目前許多綜合自動化小廠家均采用這種模式。最可靠的模式是采用多ＣＰＵ分層控制系統，把保護和測控裝置分成各個功能單元，每個功能單元獨立工作，互不干擾，當某一回路的單元部件發生故障時，可整體更換，而不影響其它回路的正常工作，這樣可以大大提高系統的可靠性。從裝置的整體設計上考慮可靠性，安裝于現場的“四合一”裝置機箱宜采用豎式結構。
3．5防止人為失誤措施
當人在大腦疲勞或高度緊張的情況下，往往容易發生誤操作。對于那些絕對不允許誤操作的地方，設計時應考慮預防措施，以保證設備安全可靠地正確操作。例如對斷路器的分合閘，必須在硬件、軟件上進行多重校驗，對于一些定值的設定以及重要參數的修改，在硬件上應設有操作鎖，操作時必須打開規定的操作鎖方可操作。
4結語
本文所述的各種抗干擾措施是在總結近年來開發的綜合自動化產品的基礎上，并結合現場實際運行經驗得出的，以望對綜合自動化產品的開發研制人員及現場運行維護人員有一定的指導意義。
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