提高變電站綜合自動化系統(tǒng)可靠性的措施研究

孫詩華

武漢市黃陂區(qū)供電公司生技部，湖北 武漢 430300

變電站綜合自動化系統(tǒng)具有功能強、自動化水平高、可節(jié)約占地面積、減輕值班員操作及監(jiān)視的工作量、縮短維修周期以及可實現(xiàn)無人值班等優(yōu)越性。在研制綜合自動化系統(tǒng)的過程中，如果不充分考慮可靠性問題，沒有采取必要的措施，這樣的綜合自動化系統(tǒng)，在強電磁場干擾下，也確實很容易不能正常工作，甚至損壞元器件。因此，綜合自動化系統(tǒng)的可靠性是個很重要的問題。

1 變電站綜合自動化系統(tǒng)

隨著我國電力工業(yè)和電力系統(tǒng)的發(fā)展，對變電站的安全、經(jīng)濟運行要求越來越高，實現(xiàn)變電站綜合自動化，可提高電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟運行水平，減少基建投資，并為推廣變電站無人值班提供了手段。隨著電網(wǎng)復(fù)雜程度的增加，各級調(diào)度中心要求更多的信息，以便及時掌握電網(wǎng)及變電站的運行情況。為提高變電站的可控性，要求采用更多的遠(yuǎn)方集中控制、集中操作和反事故措施等。利用現(xiàn)代計算機技術(shù)、通信技術(shù)等，提供先進的技術(shù)裝備，可改變傳統(tǒng)的二次設(shè)備模式，實現(xiàn)信息共享，簡化系統(tǒng)，減少電纜，減少占地面積，對變電站進行全面的技術(shù)改造。

變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。變電站綜合自動化系統(tǒng)，即利用多臺微型計算機和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)，代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠(yuǎn)動屏，用微機保護代替常規(guī)的繼電保護屏，改變常規(guī)的繼電保護裝置不能與外界通信的缺陷。因此，變電站綜合自動化是自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。

變電站綜合自動化系統(tǒng)是一種新生事物，很多人對它還不夠了解，因此也不放心。特別是目前不少工作在變電站第 一線的技術(shù)人員與運行人員，對綜合自動化系統(tǒng)的技術(shù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還不了解，對其可靠性問題比較擔(dān)心；另一方面，變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部各個子系統(tǒng)都為低電平的弱電系統(tǒng)，但它們的工作環(huán)境是電磁干擾極其嚴(yán)重的強電場所，所以在設(shè)計系統(tǒng)過程中必須充分考慮到系統(tǒng)可靠性的問題。

2 變電站抗電磁干擾措施

干擾源的能量通過各種途徑以傳導(dǎo)或輻射方式耦合至變電站的一次系統(tǒng)和二次回路，表現(xiàn)為在電力線、信號線、控制回路和自動化系統(tǒng)上的干擾電壓和干擾電流的水平或電場和磁場的水平。因此，電磁兼容是至關(guān)重要的問題。

根據(jù)電磁干擾基本要素的特點，解決電磁兼容問題、控制電磁干擾，除限制電磁干擾源的電磁發(fā)射，提高敏感設(shè)備的抗干擾能力外，一個有效的措施是在電磁干擾傳播途徑上采取措施?？刂齐姶鸥蓴_的主要技術(shù)措施有濾波技術(shù)、接地技術(shù)、屏蔽技術(shù)和搭接技術(shù)。

濾波技術(shù)的基本原理是在敏感設(shè)備的外接端口連線上裝濾波器，以選擇信號、抑制干擾。如各類電源濾波器、數(shù)字信號續(xù)濾波器和一些專用特殊濾波器等。所以，濾波技術(shù)是抑制傳導(dǎo)耦合的一項非常有效的技術(shù)措施。

接地技術(shù)是任何電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)必須采用的一項技術(shù)措施。一方面它是保證人身和設(shè)備安全的必要技術(shù)措施；另一方面它為電子設(shè)備或系統(tǒng)正常工作提供了模擬信號或數(shù)字信號的零電位基準(zhǔn)參考點。常見的接地系統(tǒng)有浮地系統(tǒng)、單點接地系統(tǒng)、多點接地系統(tǒng)和混合接地系統(tǒng)。按用途分類則有安全接地、靜電接地、避雷接地、電源接地、屏蔽接地和信號接地等。可見，接地技術(shù)是一項非常復(fù)雜的技術(shù)，也是抑制公共接地阻抗耦合和阻性耦合的有效技術(shù)措施。

屏蔽技術(shù)是—項將電磁干擾源和敏感設(shè)備進行空間電磁隔離、抑制輻射耦合的技術(shù)措施。主要方法有靜電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽。靜電屏蔽主要用金屬材料制成容器或網(wǎng)，抑制容性耦合；磁屏蔽主要采用高導(dǎo)磁材料制作屏蔽體，抑制感性耦合；而電磁屏蔽則利用金屬材料的渦流效應(yīng)或?qū)﹄姶挪ǖ姆瓷湫?yīng)抑制空間輻射電磁場。屏蔽技術(shù)可以用于元件和組件的屏蔽、連接器的屏蔽、電纜的屏蔽和設(shè)備或系統(tǒng)的屏蔽。

搭接技術(shù)主要是解決兩個金屬物體之間具有良好連接的技術(shù)。可以通過機械方法或化學(xué)方法實現(xiàn)，以在兩個金屬物體之間建立一條穩(wěn)定的低阻抗電氣通路。如可采用鉚接、熔焊、壓接等永久件搭接方法，也可采用螺栓、螺釘、夾具等半永久性搭接方法。搭接技術(shù)是抑制電磁干擾的重要的工藝性措施。搭接不良或不當(dāng)，不僅直接降低設(shè)備或系統(tǒng)的抗雷電、抗靜電和抗信號電磁吸聲干擾的能力，而且還影響其他抑制電磁干擾技術(shù)措施的實施效果。

3 故障自診斷

故障自診斷（簡稱自檢），是指綜合自動化系統(tǒng)具有對內(nèi)部各主要部件在不需要運行人員參與的情況下進行自檢查的功能，如果檢查出某部分工作不正常，則立即報警，以提醒維護人員進行檢修。自動化系統(tǒng)具有故障自診斷功能，只要內(nèi)部出現(xiàn)故障不必等待維護人員去檢查，能立即發(fā)現(xiàn)，可以及時處理，這不僅可以免去定期檢修的工作量，而且由自動化系統(tǒng)自檢發(fā)現(xiàn)問題，還能指示故障部位，可以大大縮短維修時間，對提高電力系統(tǒng)的安全、可靠性很有好處。

3.1 RAM自檢

對RAM的檢查可以有破壞性測試和非破壞性測試。破壞性測試系指進行自檢時，壞了原來RAM存放的數(shù)據(jù)等，破壞性測試只能用于剛上電時的靜態(tài)檢查，它可以檢查到每一個RAM單元的每一位。這種方法耗時，只能作為靜態(tài)自檢用。非破壞性測試系統(tǒng)是指對某個RAM單元測試時，需要將原來的數(shù)據(jù)保留，等測試完成時，恢復(fù)其原來的數(shù)據(jù)。這種方法可以作為動態(tài)自檢，但要檢查完全部RAM，周期較長，而且不能檢出一根粘結(jié)的地址線。

3.2 EPROM的自檢

EPROM屬于只讀存儲器。一般用于存放程序或參數(shù)，可以用以下求檢驗和的方法測試。即可將EPROM分成若干段，將每一段中自第一個字節(jié)至第末字節(jié)的代碼，采取按位加的辦法，將它們?nèi)肯嗉悠饋?，得出一個和數(shù)（不考慮進位），稱檢驗和，并將這個檢驗和事先存放在EPROM指定的地址單元中。以后在進行自檢時，得到一個和數(shù)，將此和數(shù)與事先存放的檢驗和進行比較，若相等，則認(rèn)為此段EPROM正常，否則就認(rèn)為該段有錯，這種檢驗方法簡單，耗時少，但若有兩個單元的同一位出錯便檢查不出來。

3.3 模擬量輸入通道的自檢

模擬量輸入通道的自檢，包括對模擬濾波器、采樣保持器、模擬多路開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的檢查，可以考慮在設(shè)計數(shù)據(jù)采集模塊時，專設(shè)一個采樣通道，該通道的輸入是一個標(biāo)準(zhǔn)電壓，CPU可以通過對這一通道的采樣值的監(jiān)視來檢測多路開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器是否正常等。

3.4 運行過程重要數(shù)據(jù)校核

綜合自動化系統(tǒng)在運行過程中，會有一些重要的中間結(jié)果數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對執(zhí)行程序有關(guān)鍵影響。為防止這些重要數(shù)據(jù)和標(biāo)志在強電磁干擾下出錯，可分別將同一數(shù)據(jù)（或標(biāo)志）存放在內(nèi)存的兩個不同區(qū)域，一個區(qū)域是直接存入，另一區(qū)域是將該數(shù)據(jù)或標(biāo)志變?yōu)榉创a后再存入。在使用這些數(shù)據(jù)或標(biāo)志前，先進行校對，即將這兩個不同區(qū)域的數(shù)據(jù)（標(biāo)志）進行比較校對，如兩者不一致，說明有些RAM單元有錯誤，該數(shù)據(jù)或標(biāo)志不可信，應(yīng)剔除。這種方法簡單，花費時間很少。

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