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繼電保護(hù)測試儀裝置和監(jiān)控系統(tǒng)的抗干擾問題研究
安裝于變電站現(xiàn)場的繼電保護(hù)測試儀裝置和監(jiān)控系統(tǒng)，必須長期不間斷地*運(yùn)行。其可靠性主要面臨兩個問題：一是各種干擾引起的功能差錯；二是元器件損壞，若有一個元器件損壞，有可能造成保護(hù)誤動或者拒動，信息不能正確及時傳送。對保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)裝置，工作環(huán)境的干擾情況比較嚴(yán)重，因此提高保護(hù)和監(jiān)控裝置可靠性的重點(diǎn)應(yīng)是在抗干擾上。
繼電保護(hù)測試儀裝置和監(jiān)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(yùn)行故障或功能障礙。由此可見，干擾造成數(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。
由于繼電保護(hù)測試儀裝置和監(jiān)控裝置在強(qiáng)電磁場環(huán)境下連續(xù)工作，所以必須采用故障自動檢測以及容錯設(shè)計(jì)技術(shù)。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(jì)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(yùn)行。
干擾就是除有用信號外，還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(jì)和調(diào)試中使之盡量減少。
1外部抗干擾措施
電源的抗干擾措施。開關(guān)電源具有效率高等優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)應(yīng)以短距離可靠接地。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。
繼電保護(hù)測試儀裝置和監(jiān)控裝置要求有相互獨(dú)立的多個電源供電。每塊插件板上能采用獨(dú)立功能塊電源，以進(jìn)一步控制相互干擾。
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)小型中間電壓互感器和電流互感器隔離，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*隔離，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。
變電站運(yùn)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(diǎn)和數(shù)字量輸出（如打印機(jī)接口）等，都應(yīng)采用光電隔離。
屏蔽。機(jī)殼用鐵質(zhì)材料做成，以實(shí)現(xiàn)對電場和磁場的屏蔽，必要時應(yīng)采用雙層屏蔽措施，在電場很強(qiáng)的場合，還可以考慮在鐵殼內(nèi)加裝銅網(wǎng)襯里。
通道干擾處理。為控制通道之間的干擾，減少來自電流互感器二次回路中產(chǎn)生的磁場耦合干擾和來自電壓互感器二次線上的電場干擾，在變送器屏安裝時不允許把它們與變送器輸出的弱電信號線捆綁在一起，兩者必須單獨(dú)走線，而且盡量遠(yuǎn)離，避免平行。每個變送器插件輸出的直流電壓信號都有一根線與微機(jī)電源的共同接地，為避免信號地線形成回路造成磁場干擾，必須采用一點(diǎn)接地方式。
合理分配和布置插件。接地、屏蔽和隔離措施并不能*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，將怕干擾的部分集中在一個和幾個插件上，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內(nèi)部抗干擾措施
由于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，外部抗干擾措施并不能保證*，還應(yīng)采取針對性措施，防止竄入繼電保護(hù)測試儀裝置和控制裝置的內(nèi)部干擾信號。
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)測試和監(jiān)控的正確運(yùn)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。可以對每一個信號設(shè)兩個通道，只有在兩個通道讀數(shù)一致時才可取用，否則應(yīng)取用以后的數(shù)據(jù)，這樣可以確保裝置躲過干擾。
軟件運(yùn)算過程中的核對。干擾有可能造成軟件運(yùn)算出錯，為了避免這種情況，可以對運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行復(fù)算核對，比較計(jì)算結(jié)果是否一致。
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(yùn)行出軌?？梢圆捎每撮T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(shí)質(zhì)上是一個由CPU復(fù)位的計(jì)數(shù)器，只要應(yīng)用程序正常工作，它不會發(fā)生計(jì)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(jì)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。
對遙控回路采用的抗干擾措施。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(shí)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(qiáng)，靈活性大的保護(hù)碼。
提高單元碼制的抗干擾能力。為保證信息傳輸?shù)牟皇д?，除了采用比較好的保護(hù)碼保證較大的碼距外，還必須提高單元碼元在通道中的抗干擾能力，因?yàn)檫b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?，這樣可排除經(jīng)常性的干擾。
3提高可靠性的其他措施
系統(tǒng)容錯設(shè)計(jì)技術(shù)。系統(tǒng)容錯設(shè)計(jì)主要是指在硬件結(jié)構(gòu)上采用冗余技術(shù)。硬件冗余技術(shù)主要有三種方法：靜態(tài)冗余法、動態(tài)冗余法、混合冗余法。使用冗余技術(shù)設(shè)計(jì)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)*獨(dú)立。
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)立即發(fā)現(xiàn)并報警，以便迅速采取措施予以修復(fù)。目前，繼電保護(hù)測試儀裝置和監(jiān)控裝置的硬件故障，都可以準(zhǔn)確地查出損壞元件的部件并顯示相應(yīng)的信息。
對保護(hù)和監(jiān)控裝置出口回路的監(jiān)控和閉鎖。加強(qiáng)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。對保護(hù)出口前，可以利用幾個并行接口的不同位，使CPU必須執(zhí)行多條指令才能構(gòu)成跳閘條件，這樣可以避免誤動；遙控對象、執(zhí)行繼電器等在命令尚未下達(dá)的情況下，其常開觸點(diǎn)不允許閉合，并對其觸點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視；一旦觸點(diǎn)狀態(tài)不正常，能及時報警并自動閉鎖執(zhí)行回路。
從系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)形式上提高可靠性。繼電保護(hù)測試儀裝置和監(jiān)控裝置系統(tǒng)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。采用多CPU分層控制系統(tǒng)，把保護(hù)和控制裝置分成各個功能單元，每個功能單元獨(dú)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，而不影響其他回路的正常工作，這樣可以大大提高系統(tǒng)的可靠性。
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。對于那些不允許誤操作的地方，設(shè)計(jì)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(yàn)，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。
由于繼電保護(hù)測試儀裝置和監(jiān)控系統(tǒng)是變電站的重要組成部分，是整個變電站二次設(shè)備的核心部分，其正確可靠地運(yùn)行，直接關(guān)系到整個電網(wǎng)安全可靠的供電。由于運(yùn)行環(huán)境的特殊性和復(fù)雜性，因此，如何保證繼電保護(hù)測試儀裝置和監(jiān)控系統(tǒng)地正?？煽窟\(yùn)行，提高其抗干擾的能力是非常值得探討和研究的。特別是隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和新的信息技術(shù)的不斷應(yīng)用和發(fā)展，為保證整個電網(wǎng)安全可靠的運(yùn)行，繼電保護(hù)測試儀裝置和監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)一步提高抗干擾能力。