基于OPEN3000的遙信誤動誤報分析處理系統(tǒng)

丁田隆，莫建國，鄭瑜

(寧波電業(yè)局，浙江 寧波 315010)

基于OPEN3000的遙信誤動誤報分析處理系統(tǒng)

丁田隆，莫建國，鄭瑜

(寧波電業(yè)局，浙江 寧波 315010)

遙信誤動、誤報是電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中常見的問題，嚴重影響調(diào)度員對電網(wǎng)的監(jiān)控及事故處理。深入分析了產(chǎn)生遙信誤動、誤報的原因，利用軟件去抖原理，在OPEN3000系統(tǒng)中加入遙信誤報處理系統(tǒng)模塊。通過試運行，去抖效果明顯、可靠。

OPEN3000;電力調(diào)度自動化;遙信誤報

1 引言

遙信信號是電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的重要信號，其信息量約占調(diào)度自動化系統(tǒng)信息采集量的70%以上［1］。遙信信號直接反映電網(wǎng)運行狀態(tài)以及變電站相關(guān)設(shè)備的運行情況。隨著變電站無人值班工作的深入和推進，遙信信號是否正確、可靠將直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全運行。其誤報不僅會覆蓋其他有用的信號，對調(diào)控員正常監(jiān)控造成干擾，降低調(diào)控員的警惕性，還會影響事故判斷分析和電網(wǎng)事故的正確處理。因此，減少電網(wǎng)遙信的誤報、誤動，增強遙信信息的可靠性對于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和電網(wǎng)事故分析處理有重大的意義［2，3］。

本文深入分析了產(chǎn)生遙信誤動、誤報的原因，介紹了常用的幾種軟硬件改善遙信信號質(zhì)量的方式，對其優(yōu)劣性進行分析。此外，詳細闡述了軟件去抖原理，并在OPEN3000系統(tǒng)基礎(chǔ)上，利用軟件去抖原理，提出了遙信誤報處理系統(tǒng)。

2 遙信信號誤報原因分析

遙信信號狀態(tài)采集的數(shù)據(jù)主要包括:斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)運行狀態(tài)、位置信號、手車位置信號、接地閘刀位置信號、同期檢測狀態(tài)、鎖定狀態(tài)、各類自動裝置運行告警信號、保護動作信號、主變分接頭位置信號等。根據(jù)國際電工委員會(IEC)規(guī)定:這些遙信量都是二元狀態(tài)量，”1”表示閉合，”0”表示斷開。

這些遙信信號絕大多數(shù)是通過開關(guān)、刀閘的輔助觸點和信號繼電器的觸點來獲取，并通過現(xiàn)場遠動終端(RTU)傳輸至調(diào)度主站端OPEN3000系統(tǒng)。而遙信信號誤發(fā)原因主要有:觸點抖動或者接觸不良、傳輸通道問題、強電磁干擾及其他原因［4，5］。

2.1 觸點抖動

開關(guān)、刀閘位置的遙信信號通常來自于輔助接點的通斷。由于開關(guān)、刀閘長時間的操作將會引起輔助接點動作部分出現(xiàn)裂痕和間隙。在操作過程中的震動，會引起開關(guān)、刀閘輔助接點物理接觸不緊和不對位，進而導(dǎo)致遙信信號誤動或者拒動。此外，由于氧化或污垢等原因引起在閉合過程中的時斷時續(xù)，進而造成遙信信號的抖動。

信號繼電器的直流電源出現(xiàn)波動或者遙信采集回路中的遙信電源不穩(wěn)定，也會引起觸點抖動，造成遙信的誤報［6，7］。

2.2 傳輸通道問題

遙信信號被采集并通過遠動傳輸通道到達主站端，經(jīng)過解碼后變成相應(yīng)的信號顯示在OPEN3000上。其中，遠動傳輸通道的質(zhì)量好壞，直接影響遙信誤動。尤其是在一些天氣較為惡劣的季節(jié)，故障頻發(fā)，遙信量大，有些信號可能因為無法及時顯示而被濾掉。還有就是通道誤碼率較高，使得前置機收到的報文發(fā)生變化［8］。

2.3 強電磁干擾

遙信信號的輔助接點回路工作電壓一般為直流24V，屬于弱電信號。而該回路處于變電站的高壓環(huán)境中，根據(jù)麥克斯韋定理可知，交變電場會產(chǎn)生變化的磁場，進而產(chǎn)生電場，對弱電信號會有較大影響，造成遙信誤報［9］。

表1給出了寧波地區(qū)遙信誤發(fā)原因的統(tǒng)計表。

表1 遙信誤發(fā)原因統(tǒng)計表

由上表統(tǒng)計可發(fā)現(xiàn)，引起遙信誤發(fā)的原因是多方面的，但接點抖動和接觸不良是最主要原因。

3 遙信誤報常用解決措施

3.1 雙觸點采集

為了減少遙信誤報的幾率，可以通過同一個對象的遙信信號來判別。可以從跳閘回路和合閘回路各取一個常開接點(HWJ)和常閉接點(TWJ)，或者取開關(guān)、閘刀的輔助裝置上的一對常開、常閉接點。兩個接點通過數(shù)字邏輯芯片電路進行一定的“與”、“非”運算，處理后的結(jié)果輸入至RTU中。其邏輯原理圖如下［10］:

雙觸點采集方式能有效減少遙信誤發(fā)和抖動的概率，但其采集量增加一倍，將會加重調(diào)度系統(tǒng)自動化系統(tǒng)處理和現(xiàn)場處理的工作量，同時也會加重后期維護的負擔(dān)，因此一般只在主要或關(guān)鍵的接點位置采用，并不適合普遍推廣。

圖1 雙觸點與非邏輯電路圖

3.2 隔離

遙信狀態(tài)量信號來自輔助接點，而這些輔助接點多為空接點，且與遠動裝置距離較遠。由于站內(nèi)干擾的影響，遙信信號遠距離傳輸就會出現(xiàn)誤碼。為提高遙信傳輸距離，遙信回路通常施加24V、48V、220V直流電壓，但仍不能很好的解決誤碼問題。所以還需對信號采取隔離措施，常用的隔離手段有 :光電耦合隔離，繼電器隔離，工藝隔離。目前，大部分廠站均有較好的隔離。

3.3 接地

絕大部分電磁干擾問題均產(chǎn)生于布線和接地不當(dāng)，合理的布局和規(guī)范的接地能大大提高抗擾度，同時能減少干擾發(fā)射，因此，要有效的解決電磁干擾問題，必須保證現(xiàn)場設(shè)備按工程技術(shù)手冊中的要求規(guī)范接地。

3.4 提高遙信采集回路電壓

為提高遙信采集回路的抗干擾能力，將遙信采集回路的輔助電源由早期 RTU常用的24 V提高到220V，電源直接取自所內(nèi)直流屏。由于變電站二次回路中電磁場的干擾電平一般都在180V以下，通過提高遙信取樣回路電壓，可有效地抗拒各種干擾，提高遙信信號的準確性。

4 基于OPEN3000的遙信誤報處理系統(tǒng)

4.1 OPEN3000介紹

OPEN-3000系統(tǒng)是采用當(dāng)前最新計算機技術(shù)和電力系統(tǒng)新標準，與各級各類調(diào)度，特別是網(wǎng)、省調(diào)以及地調(diào)密切配合開發(fā)研制的新一代EMS系統(tǒng)。

OPEN-3000系統(tǒng)的設(shè)計遵循IEC 61970等國際標準，統(tǒng)一支持調(diào)度中心的各種應(yīng)用，可以在支撐平臺之上構(gòu)架各種應(yīng)用從而構(gòu)成不同的應(yīng)用系統(tǒng)。如在平臺上構(gòu)架SCADA、AGC、PAS、DTS等應(yīng)用組成一個網(wǎng)省級的EMS系統(tǒng)等。

4.2 基于OPEN3000的遙信誤報處理原理

4.2.1 遙信誤報系統(tǒng)硬件框架

遙信誤報系統(tǒng)是基于OPEN3000系統(tǒng)的SCADA應(yīng)用服務(wù)上新建一個子模塊，其硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 遙信誤報處理系統(tǒng)硬件圖

其主要功能有:

(1)顯示功能:能在OPEN 3000的告警窗口顯示真實開關(guān)變位信息。

(2)語音提示功能:當(dāng)有開關(guān)變位信息時，能及時進行語音提示。

(3)打印機功能:設(shè)置與打印機的連接接口，方便隨時打印相關(guān)結(jié)果。

(4)查詢功能:將相關(guān)變位信息按照時間順序儲存，便于調(diào)度員查詢。

4.2.2 遙信誤報軟件去抖原理

軟件去抖法主要是仿真電容充、放電電壓隨時間變化的過程是一個指數(shù)函數(shù)，電壓不會突變的原理［4，5］。圖3給出了一介電路電容充放電的電路圖。其中U1是電壓源;R1是電壓源內(nèi)阻;Rf是放電回路電阻，C是放電回路電容。

圖3 一介電容充放電原理圖

若開關(guān)K切換到“1”，表示該電路為充電狀態(tài)，即電壓源U1對電容C進行充電。此時，電容兩端電壓為:

若開關(guān)K切換到“0”，則表示該電路為放電狀態(tài)，

由式(1)、式(2)可得:電容兩端電壓與時間T呈一介指數(shù)關(guān)系，充放電的快慢取決于1/R1C、1/RfC。

而在調(diào)度自動化系統(tǒng)中，遙信的“分”與“合”就相當(dāng)于圖1中的放電電路和充電電路。具體實現(xiàn)過程如下:

對于遙信狀態(tài)中的“合”與“分”，對應(yīng)于圖1中的電路，其電容器兩端電壓分別為U和0。當(dāng)遙信狀態(tài)變?yōu)椤胺帧睍r，電容電壓將從初始值U變?yōu)?;而遙信狀態(tài)變?yōu)椤昂稀睍r，電容電壓將從0變?yōu)閁。

遙信信號為“分”:電容兩端電壓從U下降到0.05U，且這個過程的時間不小于T1。其中

遙信信號為“合”:電容兩端電壓從0上升到0.95U，且這個過程的時間不小于T2。其中

假設(shè)開關(guān)的遙信狀態(tài)從“分”到“合”，其在變化過程中出現(xiàn)抖動，其抖動過程為“分－合－分－合”，每個遙信狀態(tài)變化過程持續(xù)的時間分別為t1，t2，t3。

在第一個抖動過程中，即“分－合”，由于t1小于T2，所以電容兩端電壓不會上升到0.95U，所以此時的狀態(tài)還是“分”。

在第二個抖動過程中，即“合－分”，此時，由于t2小于T1，不符合分變化，所以遙信狀態(tài)依然是“分”。

第三個抖動，遙信狀態(tài)由“分－合”，由于抖動結(jié)束，t3遠大于T2，且電容電壓也大于0.95U，故遙信信號最后的狀態(tài)為“合”。

經(jīng)過該模塊的處理，遙信抖動現(xiàn)象將會大幅度減少，起到有效的作用。

4.2.3 遙信誤報處理流程

遙信誤報處理系統(tǒng)處理流程如圖4所示。

圖4 遙信誤報處理系統(tǒng)流程圖

(1)中斷處理方式接收開關(guān)變位信號，能確保操作時正確接收開關(guān)動作信息，保證多個開關(guān)同時動作時不丟失。

(2)緩存區(qū)可以儲存同時發(fā)生的多個事件，保證開關(guān)變化信號得到及時正確處理。

(3)當(dāng)有開關(guān)變位信號時，若為合變化，則先判斷是否伴有重合閘信號，若有，則做重合閘動作處理。若沒有，則按開關(guān)變位信號誤報系統(tǒng)處理方式處理。若為“分”信號，則直接按遙信誤報系統(tǒng)處理。

(4)支持打印和信息查詢功能。

5 運行情況分析

從2012年10月在OPEN3000中加入遙信誤報處理系統(tǒng)模塊后，效果明顯，得到電網(wǎng)調(diào)度員的一致好評。表2為一周內(nèi)去抖運行統(tǒng)計。

表2 去抖運行統(tǒng)計

從以上一周運行去抖統(tǒng)計情況可以看出，遙信誤報處理系統(tǒng)模塊的效果可靠，能對實際開關(guān)變位等正確發(fā)出語音告警，有利于調(diào)度員及時掌握電網(wǎng)操作情況，及時正確處理電網(wǎng)事故。

5 結(jié)論

本文針對遙信誤報誤動的情況，在OPEN3000系統(tǒng)中，利用軟件去抖原理，設(shè)計添加了遙信誤報處理系統(tǒng)模塊，并對該添加該模塊后電網(wǎng)的去抖運行情況進行了統(tǒng)計。統(tǒng)計結(jié)果表明，遙信誤報處理系統(tǒng)能夠有效地對開關(guān)等遙信信號的不正常抖動進行過濾，反映遙信真實動作情況，并正確地發(fā)出語音告警。該模塊使用效果明顯、可靠，有利于調(diào)度員及時掌握電網(wǎng)操作情況，和及時有效的處理電網(wǎng)事故。

［1］ 柳永智，劉小川．電力系統(tǒng)遠動［M］．北京:中國電力出版社，2003．

［2］ 王士政．電網(wǎng)調(diào)度自動化與配網(wǎng)自動化技術(shù)［M］．北京:中國水利水電出社，2003．

［3］ 李孝杰，向偉．張家界局遙信誤動處理分析［J］．電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報，2007，22(4):91 －94．

［4］ 曹艷．遙信信號誤報的分析與處理［J］．技術(shù)與應(yīng)用，2012，3:74－76．

［5］ 吳毅，楊祖德，孔志敏，等．電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)遙信誤動誤報的

一種解決方案．Automation of Electric Power Systems［J］．1996，20，(12):57－59．

［6］ 閻志剛．遠動遙信信號誤報原因分析及應(yīng)對措施［J］．內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2006，24(4):25 －26．

［7］ 李書軍．淺談常規(guī)變電所改造中的遙調(diào)改造［J］．農(nóng)村電氣化，1993(3):22．

［8］ 劉建明．遙信誤發(fā)問題及其解決方法的探討［J］．電力自動化設(shè)備，1999(4):46－47．

［9］ 李建釗．遙信誤發(fā)誤報及其解決方法的探討［J］．廣西電力技術(shù)，2000，32(3):54 －56．

［10］ 張寧芳，雷健?。b信功能在電力負荷控制系統(tǒng)中應(yīng)用［J］．電力技術(shù)，2006(4):87－89．

Analysis and Process System of Remote Signalling M alfunction and M isstatement Based on OPEN3000

DING Tian-Long，MO Jian-Guo，ZHENG Yu
(Ningbo Power Administration，Ningbo 315010，China)

Remote signalling mulfunction and misstatement are common problems of a power dispatching automation system，which seriously effects the dispatcher to control power network and dealwith fault．The paper analyzes the reasons of remote signalling mulfunction and misstatement．Use software non-vibrating principle，put the remote signalling misstatement process system module into OPEN 3000 system．The vibrating effecl is clear and reliable in test run．

open3000;power dispatching automation;remote signallingmisstatement

TM73

B

1004－289X(2013)03－0043－04

2013－04－01