发布日期：2022-04-26 点击率：57
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变电站综合自动化系统发展方向是完全分布式模式，二次设备安装就地化。安装于变电站一次设备现场的微机保护和测控装置必须长期不停地无故障运行，其可靠性主要面临2个问题：各种干扰引起的功能差错和元器件损坏。若有一个元器件损坏，有可能造成保护误动或者拒动，该传送的信息也不能传送。
微机保护和测控装置既有数字部件又有模拟部件，干扰对模拟电路和数字部件所造成的后果是不同的，模拟电路在干扰作用下往往使开关电路误翻转，在没有完善闭锁措施时将会导致误动作。数字电路受干扰作用往往造成数据或地址传送错误，从而导致装置运行故障或功能障碍。由此可见，干扰轻则造成数据传送错误，重则造成保护拒动或误动，都会严重危及电力系统的安全可靠供电。保护和监控系统装置,特别是在就地安装的“四合一”保护测控一体化装置,工作环境的干扰比较严重，因此提高保护和监控装置可靠性的重点应在抗干扰上。
由于继电保护和监控装置在强电磁场环境下连续工作，所以应从微机保护和监控装置的硬件和软件着手，采用装置故障自动检测以及容错设计技术，加强变电站综合自动化系统的抗干扰能力，提高系统运行的可靠性。故障自检在于将装置故障及时告知值班人员并自动采取隔离闭锁措施。容错设计是利用容错技术，使局部故障不降低整套装置的性能，不中断保护和监控装置的正常运行。
2抗干扰措施
干扰就是除有用信号外所有可能对装置的正常工作造成不利影响的内外电磁信号，干扰可分为外部干扰和内部干扰。外部干扰源只能通过合理的措施将它“拒之门外”，内部干扰源可以在设计和调试中使之尽量减少。
2．1外部抗干扰措施
2．1.1电源的抗干扰措施
开关电源具有效率高等优点，在电子设备中被广泛采用，有些开关电源虽然采用了静电屏蔽来抑制共模干扰，但由于开关电源内部元件布置得比较紧密，电源和输出线路导线之间距离较近，接地线又较长，因此防外来干扰的能力较差，高频时尤为明显，通常在电源入口处增设电源滤波器来防止电源干扰的侵入。滤波器的接地点应以最短距离可靠接地。所有电源线必须经过滤波器才能进入设备内部，即在机箱电源线入口处安装滤波器。
微机保护和测控装置要求有相互独立的多个电源供电。每块插件板上最好能采用独立功能块电源，以进一步控制相互干扰。逆变电源中＋５ Ｖ、＋１５ Ｖ和＋２４ Ｖ最好为二组电源，完全独立，不公用变换系统，使操作继电器等干扰信号不会通过公共变换系统相互影响入侵主机；逆变电源入口除了设有常规抗干扰盒措施外，宜装设均衡控制抗干扰器，强弱电线路要分清。
2.1.2隔离措施
防止干扰危及保护装置的隔离对策主要包括以下几个方面：交流电压、电流、功率等交流信号可经变送器转换为直流量送入微机以防止交流信号的干扰，交流量均经小型中间TV和TA隔离，使交流“地”与直流“地”隔离，增加系统的抗干扰能力。所有模拟量都经光电隔离单元隔离后再送入主机，从而使微机内外系统的电源接地线在电气上完全隔离，提高系统的抗干扰能力。
变电站运行中所有开关量的输入和输出(包括跳闸出口、需监视的信号等)触点、数字量输出（如打印机接口）等都应采用光电隔离。
2．1．3屏蔽
保护和监控装置，特别是安装于现场的“四合一”装置，装置机壳宜用铁质材料做成，以实现对电场和磁场的屏蔽，最好采用双层屏蔽措施，在电场很强的场合，可以考虑在铁壳内加装铜网衬里。
2．1．4通道干扰处理
为控制通道之间的干扰，减少来自TA二次回路产生的磁场耦合干扰和来自TV二次线上的电场干扰，在变送器屏安装时绝对不允许将它们与变送器输出的弱电信号线混绑在一起，两者必须单独走线，而且尽量远离，避免平行。每个变送器输出的直流电压信号都有一根与微机电源的0 V共地，为避免信号地线形成回路造成磁场干扰，必须采用一点接地方式。
2．1．5合理分配和布置插件
接地、屏蔽和隔离措施并不能完全阻断干扰信号的窜入，为防止剩余浪涌引起的恶果,可以合理地将保护和控制电路分成若干个插件，将最怕干扰的部分集中在一个或几个插件上，放置在内层屏蔽箱内，并使之尽量远离干扰源和与干扰源有联系的部分。
2．2内部抗干扰措施
上面叙述的各种抗干扰对策目的是将外部干扰“拒之门外”，可称之为第一道防线。由于现场环境复杂，上述抗干扰措施并不能保证万无一失，还应采取针对性措施，防止窜入微机保护和控制装置的内部干扰信号。
2．2．1对输入采样值抗干扰纠错
由于干扰，采样输入数据有可能发生错误，为确保保护和测控装置的正确运行，必须找出错误的数据，并加以剔除，然后用随后输入的正确数据供保护和监控程序用。可以对每个信号设2个通道,只在2个通道读数一致时才可取用,否则取用以后的数据,这样可以确保装置躲过干扰。
2．2．2软件运算过程中的核对
干扰有可能造成软件运算出错，为了避免这种情况，可以对运算结果进行复算核对，比较计算结果是否一致，如果一致说明结果是可以信赖的。
2．2．3程序出轨的自恢复
对于越过外部防线入侵到微机系统内部的干扰，可能导致程序运行出轨。可以采用看门狗ＷＡＴＣＨＤＯＧ技术，看门狗有软件抗干扰和硬件抗干扰之分。软件抗干扰实质上是一个由ＣＰＵ复位的计数器。只要应用程序正常工作，它不会发生计时溢出。如果因干扰引起系统出错和程序出轨，内部定时器将会产生计时溢出脉冲,使系统自动复位，重新装入应用程序，这是一种很有效的抗干扰措施。硬件看门狗即硬件复归技术。
2．2．4对遥控回路采用的抗干扰措施
a. 对遥控的码制采用比较好的保护码，如BCH保护码等,BCH码所检查的码位不多,编码效率高,实现电路不复杂,不仅可以检查错误，而且还可纠错,是一种抗干扰能力强、灵活性大的保护码。
b. 提高单元码制的抗干扰能力。为保证信息传输不失真，除采用比较好的保护码保证较大的码距外，还必须提高单元码制在通道中的抗干扰能力。因为遥控的可靠性比其传输速率更为重要，所以应采用较慢的速率传输信息。遥控宜采用经常不传输的异步工作方式，这样可排除经常性的干扰。
3提高可靠性的其它措施
装置的可靠性还与设计、制造及使用等各个环节有关，应从硬件和软件2个方面采取措施提高装置的可靠性。
3．1系统容错设计技术［1］
系统容错设计主要指硬件结构上采用冗余技术，硬件冗余技术有3种方法：静态冗余法、动态冗余法、混合冗余法。
静态冗余法通过掩蔽掉硬件故障的影响来实现容错，采用冗余元件和冗余工作部件来实现掩蔽作用。动态冗余法即备用冗余法，一般是一个模块工作，其它模块作备用，根据备用模块是处在断电状态还是处在工作状态，可分为冷备用和热备用。在微机保护和监控系统中，为满足实时切换要求，应采用热备用方式。混合冗余法是静态冗余法和动态冗余法的综合应用，混合冗余法不需要像在热备用方式那样必须迅速判明工作模块的故障。
使用冗余技术设计容错系统是为使各模块的工作彼此不受影响，各模块的时钟也应完全独立。
3．2装置故障自动检测技术
装置的元器件损坏可能导致保护装置拒动或误动，也可能导致监控装置传输误码，所以要求装置上的元器件损坏时，应该立即发现并报警，以便迅速采取措施予以修复，装置故障自动检测的目的便在于此。目前，微机保护和监控装置许多硬件故障都可以准确地查出损坏元件的部位并打印出相应的信息，其自动检测方法有以下2类。［2］
a. 按照检测时机分为即时检测和周期检测。即时检测指连续监视或检测时间间隔不大于采样周期的监视。周期检测指利用保护功能执行的小块的富裕时间，积零为整来进行检测，其检测周期可能较长，通常不具有即时性。它用来进行ＣＰＵ处理量较大情况下的检测，如ＥＰＲＯＭ等。
b. 按照检测对象分为元器件检测和成组功能检测。元器件检测是指对某个元器件进行检测,包括发现故障和故障复位。成组功能检测则通过对模拟系统故障的模拟程序和数据处理来判断硬件是否有缺陷。
3．3对保护和测控装置出口回路的监视和闭锁
加强对遥控和保护回路的出口异常状态监视和必要的自动闭锁功能。在保护出口前，可以利用几个并行接口的不同位，使CPU必须多执行几条指令才能构成跳闸条件,这样可以避免误动；遥控对象、执行等继电器在执行命令尚未下达的情况下，其常开触点不允许闭合，并对其触点进行监视；一但触点状态不正常，能及时报警并自动闭锁执行回路。
3．4从系统电路设计和结构形式上提高可靠性
微机保护和测控装置可以采用单ＣＰＵ、双ＣＰＵ备用方式以及多ＣＰＵ方式。采用单ＣＰＵ的系统，一旦此ＣＰＵ出故障，则全套系统就不能正常工作。而若采用双ＣＰＵ系统，尽管双ＣＰＵ互为备用，但如果外围电路没有备用，这种系统的可靠性也不高，目前许多综合自动化小厂家均采用这种模式。最可靠的模式是采用多ＣＰＵ分层控制系统，把保护和测控装置分成各个功能单元，每个功能单元独立工作，互不干扰，当某一回路的单元部件发生故障时，可整体更换，而不影响其它回路的正常工作，这样可以大大提高系统的可靠性。从装置的整体设计上考虑可靠性，安装于现场的“四合一”装置机箱宜采用竖式结构。
3．5防止人为失误措施
当人在大脑疲劳或高度紧张的情况下，往往容易发生误操作。对于那些绝对不允许误操作的地方，设计时应考虑预防措施，以保证设备安全可靠地正确操作。例如对断路器的分合闸，必须在硬件、软件上进行多重校验，对于一些定值的设定以及重要参数的修改，在硬件上应设有操作锁，操作时必须打开规定的操作锁方可操作。
4结语
本文所述的各种抗干扰措施是在总结近年来开发的综合自动化产品的基础上，并结合现场实际运行经验得出的，以望对综合自动化产品的开发研制人员及现场运行维护人员有一定的指导意义。
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