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變電站綜合自動化系統(tǒng)發(fā)展方向是完全分布式模式，二次設(shè)備安裝就地化。安裝于變電站一次設(shè)備現(xiàn)場的微機(jī)保護(hù)和測控裝置必須長期不停地?zé)o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(hù)誤動或者拒動，該傳送的信息也不能傳送。
微機(jī)保護(hù)和測控裝置既有數(shù)字部件又有模擬部件，干擾對模擬電路和數(shù)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(guān)電路誤翻轉(zhuǎn)，在沒有完善閉鎖措施時將會導(dǎo)致誤動作。數(shù)字電路受干擾作用往往造成數(shù)據(jù)或地址傳送錯誤，從而導(dǎo)致裝置運行故障或功能障礙。由此可見，干擾輕則造成數(shù)據(jù)傳送錯誤，重則造成保護(hù)拒動或誤動，都會嚴(yán)重危及電力系統(tǒng)的安全可靠供電。保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)裝置,特別是在就地安裝的“四合一”保護(hù)測控一體化裝置,工作環(huán)境的干擾比較嚴(yán)重，因此提高保護(hù)和監(jiān)控裝置可靠性的重點應(yīng)在抗干擾上。
由于繼電保護(hù)和監(jiān)控裝置在強電磁場環(huán)境下連續(xù)工作，所以應(yīng)從微機(jī)保護(hù)和監(jiān)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(shè)計技術(shù)，加強變電站綜合自動化系統(tǒng)的抗干擾能力，提高系統(tǒng)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(shè)計是利用容錯技術(shù)，使局部故障不降低整套裝置的性能，不中斷保護(hù)和監(jiān)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(nèi)外電磁信號，干擾可分為外部干擾和內(nèi)部干擾。外部干擾源只能通過合理的措施將它“拒之門外”，內(nèi)部干擾源可以在設(shè)計和調(diào)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(guān)電源具有效率高等優(yōu)點，在電子設(shè)備中被廣泛采用，有些開關(guān)電源雖然采用了靜電屏蔽來抑制共模干擾，但由于開關(guān)電源內(nèi)部元件布置得比較緊密，電源和輸出線路導(dǎo)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(shè)電源濾波器來防止電源干擾的侵入。濾波器的接地點應(yīng)以最短距離可靠接地。所有電源線必須經(jīng)過濾波器才能進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，即在機(jī)箱電源線入口處安裝濾波器。
微機(jī)保護(hù)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(jìn)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(tǒng)，使操作繼電器等干擾信號不會通過公共變換系統(tǒng)相互影響入侵主機(jī)；逆變電源入口除了設(shè)有常規(guī)抗干擾盒措施外，宜裝設(shè)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(hù)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(jīng)變送器轉(zhuǎn)換為直流量送入微機(jī)以防止交流信號的干擾，交流量均經(jīng)小型中間TV和TA隔離，使交流“地”與直流“地”隔離，增加系統(tǒng)的抗干擾能力。所有模擬量都經(jīng)光電隔離單元隔離后再送入主機(jī)，從而使微機(jī)內(nèi)外系統(tǒng)的電源接地線在電氣上完全隔離，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。
變電站運行中所有開關(guān)量的輸入和輸出(包括跳閘出口、需監(jiān)視的信號等)觸點、數(shù)字量輸出（如打印機(jī)接口）等都應(yīng)采用光電隔離。
2．1．3屏蔽
保護(hù)和監(jiān)控裝置，特別是安裝于現(xiàn)場的“四合一”裝置，裝置機(jī)殼宜用鐵質(zhì)材料做成，以實現(xiàn)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(nèi)加裝銅網(wǎng)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(chǎn)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(yuǎn)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(jī)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(hù)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(nèi)層屏蔽箱內(nèi)，并使之盡量遠(yuǎn)離干擾源和與干擾源有聯(lián)系的部分。
2．2內(nèi)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(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，上述抗干擾措施并不能保證萬無一失，還應(yīng)采取針對性措施，防止竄入微機(jī)保護(hù)和控制裝置的內(nèi)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(shù)據(jù)有可能發(fā)生錯誤，為確保保護(hù)和測控裝置的正確運行，必須找出錯誤的數(shù)據(jù)，并加以剔除，然后用隨后輸入的正確數(shù)據(jù)供保護(hù)和監(jiān)控程序用。可以對每個信號設(shè)2個通道,只在2個通道讀數(shù)一致時才可取用,否則取用以后的數(shù)據(jù),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(jié)果進(jìn)行復(fù)算核對，比較計算結(jié)果是否一致，如果一致說明結(jié)果是可以信賴的。
2．2．3程序出軌的自恢復(fù)
對于越過外部防線入侵到微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的干擾，可能導(dǎo)致程序運行出軌。可以采用看門狗ＷＡＴＣＨＤＯＧ技術(shù)，看門狗有軟件抗干擾和硬件抗干擾之分。軟件抗干擾實質(zhì)上是一個由ＣＰＵ復(fù)位的計數(shù)器。只要應(yīng)用程序正常工作，它不會發(fā)生計時溢出。如果因干擾引起系統(tǒng)出錯和程序出軌，內(nèi)部定時器將會產(chǎn)生計時溢出脈沖,使系統(tǒng)自動復(fù)位，重新裝入應(yīng)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(fù)歸技術(shù)。
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(hù)碼，如BCH保護(hù)碼等,BCH碼所檢查的碼位不多,編碼效率高,實現(xiàn)電路不復(fù)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(hù)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(hù)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(yīng)采用較慢的速率傳輸信息。遙控宜采用經(jīng)常不傳輸?shù)漠惒焦ぷ鞣绞剑@樣可排除經(jīng)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(shè)計、制造及使用等各個環(huán)節(jié)有關(guān)，應(yīng)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(tǒng)容錯設(shè)計技術(shù)［1］
系統(tǒng)容錯設(shè)計主要指硬件結(jié)構(gòu)上采用冗余技術(shù)，硬件冗余技術(shù)有3種方法：靜態(tài)冗余法、動態(tài)冗余法、混合冗余法。
靜態(tài)冗余法通過掩蔽掉硬件故障的影響來實現(xiàn)容錯，采用冗余元件和冗余工作部件來實現(xiàn)掩蔽作用。動態(tài)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(jù)備用模塊是處在斷電狀態(tài)還是處在工作狀態(tài)，可分為冷備用和熱備用。在微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)中，為滿足實時切換要求，應(yīng)采用熱備用方式。混合冗余法是靜態(tài)冗余法和動態(tài)冗余法的綜合應(yīng)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(shù)設(shè)計容錯系統(tǒng)是為使各模塊的工作彼此不受影響，各模塊的時鐘也應(yīng)完全獨立。
3．2裝置故障自動檢測技術(shù)
裝置的元器件損壞可能導(dǎo)致保護(hù)裝置拒動或誤動，也可能導(dǎo)致監(jiān)控裝置傳輸誤碼，所以要求裝置上的元器件損壞時，應(yīng)該立即發(fā)現(xiàn)并報警，以便迅速采取措施予以修復(fù)，裝置故障自動檢測的目的便在于此。目前，微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控裝置許多硬件故障都可以準(zhǔn)確地查出損壞元件的部位并打印出相應(yīng)的信息，其自動檢測方法有以下2類。［2］
a. 按照檢測時機(jī)分為即時檢測和周期檢測。即時檢測指連續(xù)監(jiān)視或檢測時間間隔不大于采樣周期的監(jiān)視。周期檢測指利用保護(hù)功能執(zhí)行的小塊的富裕時間，積零為整來進(jìn)行檢測，其檢測周期可能較長，通常不具有即時性。它用來進(jìn)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(jìn)行檢測,包括發(fā)現(xiàn)故障和故障復(fù)位。成組功能檢測則通過對模擬系統(tǒng)故障的模擬程序和數(shù)據(jù)處理來判斷硬件是否有缺陷。
3．3對保護(hù)和測控裝置出口回路的監(jiān)視和閉鎖
加強對遙控和保護(hù)回路的出口異常狀態(tài)監(jiān)視和必要的自動閉鎖功能。在保護(hù)出口前，可以利用幾個并行接口的不同位，使CPU必須多執(zhí)行幾條指令才能構(gòu)成跳閘條件,這樣可以避免誤動；遙控對象、執(zhí)行等繼電器在執(zhí)行命令尚未下達(dá)的情況下，其常開觸點不允許閉合，并對其觸點進(jìn)行監(jiān)視；一但觸點狀態(tài)不正常，能及時報警并自動閉鎖執(zhí)行回路。
3．4從系統(tǒng)電路設(shè)計和結(jié)構(gòu)形式上提高可靠性
微機(jī)保護(hù)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(tǒng)，一旦此ＣＰＵ出故障，則全套系統(tǒng)就不能正常工作。而若采用雙ＣＰＵ系統(tǒng)，盡管雙ＣＰＵ互為備用，但如果外圍電路沒有備用，這種系統(tǒng)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(tǒng)，把保護(hù)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(dāng)某一回路的單元部件發(fā)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(tǒng)的可靠性。從裝置的整體設(shè)計上考慮可靠性，安裝于現(xiàn)場的“四合一”裝置機(jī)箱宜采用豎式結(jié)構(gòu)。
3．5防止人為失誤措施
當(dāng)人在大腦疲勞或高度緊張的情況下，往往容易發(fā)生誤操作。對于那些絕對不允許誤操作的地方，設(shè)計時應(yīng)考慮預(yù)防措施，以保證設(shè)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(jìn)行多重校驗，對于一些定值的設(shè)定以及重要參數(shù)的修改，在硬件上應(yīng)設(shè)有操作鎖，操作時必須打開規(guī)定的操作鎖方可操作。
4結(jié)語
本文所述的各種抗干擾措施是在總結(jié)近年來開發(fā)的綜合自動化產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，并結(jié)合現(xiàn)場實際運行經(jīng)驗得出的，以望對綜合自動化產(chǎn)品的開發(fā)研制人員及現(xiàn)場運行維護(hù)人員有一定的指導(dǎo)意義。
