電氣控制回路干擾診斷與排除

吳全祥

（國(guó)網(wǎng)浙江電力有限公司麗水供電公司，浙江麗水 323000）

0 引言

變電站斷路器電氣控制回路在運(yùn)行過(guò)程中，難免會(huì)受到各種干擾源的干擾，造成設(shè)備損壞故障或無(wú)法執(zhí)行正確指令任務(wù)。通過(guò)對(duì)干擾類型進(jìn)行診斷分析，并結(jié)合實(shí)際使用情況制定對(duì)應(yīng)的抗干擾技術(shù)措施，可從硬件干擾排除、軟件干擾排除以及輔助措施等方面及時(shí)排除或減緩干擾的影響。為斷路器電氣控制回路的正常運(yùn)行，保障指令下達(dá)精確不受干擾提供重要保障。

1 變電站斷路器設(shè)備作用機(jī)理

斷路器作為變電站的一種關(guān)鍵設(shè)備，可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制自動(dòng)重合閘，例如配電室計(jì)算機(jī)后臺(tái)操控，實(shí)現(xiàn)分閘、合閘控制，進(jìn)行變電站的控制保護(hù)。同時(shí)遠(yuǎn)程遙控控制斷路器，就需要設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的電氣控制回路。在日常變電站使用工作過(guò)程中，利用電氣控制回路，操控人員通過(guò)規(guī)范操作指令，進(jìn)行遠(yuǎn)程有效控制，完成重合閘、自動(dòng)脫扣等工作。其中，電氣控制回路由控制結(jié)構(gòu)、操作結(jié)構(gòu)以及中間傳送結(jié)構(gòu)等組成?？刂平Y(jié)構(gòu)主要功能是下達(dá)分閘、合閘等控制指令，包括控制開關(guān)按鈕等；中間傳送結(jié)構(gòu)則用于控制指令的傳達(dá)，將指令傳輸至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳輸媒介包括繼電器、觸點(diǎn)等；操作結(jié)構(gòu)則主要用于指令執(zhí)行。常見(jiàn)的斷路器電氣控制回路結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。圖1中從左至右：+KM代表直流電源；-SM代表閃光小母線；RD代表弱點(diǎn)配線箱；QK代表開關(guān)操作把手；KK代表控制開關(guān)；LD代表綠燈；HD代表紅燈；DL代表輔助接點(diǎn)；HQ代表合閘線圈；TQ代表分閘線圈；圖示中各數(shù)字編號(hào)代表電氣控制回路中對(duì)應(yīng)的線路接點(diǎn)。

圖1 斷路器電氣控制回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 電氣控制回路干擾診斷分析

造成電氣控制回路干擾的因素有很多，其中經(jīng)過(guò)診斷分析發(fā)現(xiàn)較為常見(jiàn)的幾種干擾源包括外界環(huán)境干擾、電源部分造成的干擾、內(nèi)部磁場(chǎng)干擾以及線路之間的耦合干擾等，其具體形成原因見(jiàn)表1[1]。從表1可以看出，干擾源主要包括外界因素干擾以及內(nèi)部因素干擾兩大類，其中自然干擾、后臺(tái)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)干擾等外界因素可以通過(guò)外殼阻隔、布置接地線路等方式對(duì)干擾源進(jìn)行阻隔；而導(dǎo)線耦合干擾以及內(nèi)部交變磁場(chǎng)造成的干擾則只能通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，以濾波形式減緩干擾信號(hào)，保障電氣控制回路的平穩(wěn)運(yùn)行。因此在進(jìn)行電氣控制回路干擾排除措施設(shè)計(jì)過(guò)程中，也是依據(jù)提出的幾種干擾類型，設(shè)定相對(duì)應(yīng)的硬件、軟件抗干擾排除措施，實(shí)現(xiàn)斷路器電氣控制回路的平穩(wěn)運(yùn)行。

表1 電氣控制回路干擾源診斷分析

3 電氣控制回路干擾排除措施

3.1 硬件抗干擾措施分析

依據(jù)上述電氣控制回路對(duì)幾種常見(jiàn)的干擾源進(jìn)行干擾排除，先從硬件抗干擾方面提高靈敏器件的抗干擾性能，增強(qiáng)抗干擾能力。例如上述地電位差干擾類型中，通過(guò)對(duì)一些電器設(shè)備元件的外殼進(jìn)行封閉接地處理，對(duì)電氣柜門以及設(shè)備機(jī)箱等結(jié)構(gòu)以接地等方式保持可靠良好的電氣連接形式。同樣由上述電源系統(tǒng)引入的干擾類型中，可以通過(guò)科學(xué)設(shè)置形式，使用穩(wěn)定工作電源或直流電源，保障電壓波形的平穩(wěn)?；蛲ㄟ^(guò)選用隔離變壓器設(shè)備等方式，降低因電源系統(tǒng)引入的共模干擾，避免因電源系統(tǒng)噪聲、電磁波等因素對(duì)控制回路造成干擾，保障回路系統(tǒng)的持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。

除了對(duì)柜門、機(jī)箱等設(shè)備外殼接地處理，還需結(jié)合變電站實(shí)際使用布置情況，合理設(shè)置控制系統(tǒng)接地線路、防雷接地線路等，這些接地線路除了要考慮本身系統(tǒng)的合理布置方式，同樣應(yīng)在各接地系統(tǒng)之間設(shè)定一定的安全距離，防止因接地系統(tǒng)間線路交錯(cuò)造成的干擾影響。最后，可以通過(guò)完善電氣接地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)隔離變壓器以及不間斷電源設(shè)備的隔離接地形式，防止上述設(shè)備受到電網(wǎng)雜波的干擾，確保良好的抗干擾效果。電氣控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)獨(dú)特的接地系統(tǒng)，專門用于斷路器的接地抗干擾工作，防止接地線路與其他設(shè)備連接影響到斷路器的有效控制[2]。

3.2 軟件抗干擾措施分析

在完善硬件干擾排除措施布置后，也可以從軟件抗干擾措施方面分析斷路器電氣控制回路的干擾排除措施。軟件抗干擾措施主要是對(duì)斷路器設(shè)備進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，針對(duì)性地診斷排除上述干擾源類型。通過(guò)軟件設(shè)計(jì)可以有效過(guò)濾一些干擾信號(hào)，防止干擾信號(hào)進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，影響控制裝置的正常響應(yīng)，因此要對(duì)控制系統(tǒng)可能遇到的干擾信號(hào)進(jìn)行采集識(shí)別。通過(guò)采集識(shí)別到常見(jiàn)的干擾信號(hào)后，利用數(shù)字濾波技術(shù)進(jìn)行濾波處理，這主要依靠軟件程序完成。常用的濾波技術(shù)見(jiàn)表2，包括加權(quán)平均值濾波算法以及算術(shù)平均值濾波算法兩種主要數(shù)字濾波技術(shù)類型[3]。

除了前期電氣設(shè)備選型過(guò)程中需要可能考慮對(duì)電氣控制回路造成干擾影響外，剩余各種干擾源的干擾信號(hào)處理，需要借助軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行濾波處理。通過(guò)增添各種功能多樣、方便快捷的程序，以濾波器的形式對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行濾波處理。軟件程序設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)模擬濾波器相比功能更為強(qiáng)大，可以完成濾波器無(wú)法完成的濾波任務(wù)。

3.3 其他抗干擾措施

除了上述斷路器電氣控制回路干擾排除措施外，還可采取一些其他輔助抗干擾措施，包括日常行為規(guī)范以及電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)等。在日常工作人員維護(hù)運(yùn)行過(guò)程中，可以通過(guò)定期維護(hù)檢修，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)遙控、傳送結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)的抗干擾性能進(jìn)行檢測(cè)，按照規(guī)范開展維護(hù)檢修工作，保障電氣控制回路的穩(wěn)定運(yùn)行；同時(shí)在電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，可以通過(guò)設(shè)計(jì)雙機(jī)雙網(wǎng)模式，增加電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制監(jiān)控軟件，通過(guò)安裝A、B兩臺(tái)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)平衡控制。在缺省狀態(tài)下，實(shí)行A網(wǎng)控制機(jī)制，可以確保網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡，或通過(guò)自動(dòng)分流模式降低負(fù)載[4]。多機(jī)運(yùn)行時(shí)保障服務(wù)器間的數(shù)據(jù)同步，各服務(wù)器均可在本機(jī)下載完整實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

4 結(jié)語(yǔ)

斷路器電氣控制回路在運(yùn)行過(guò)程中，難免會(huì)受到各種干擾源干擾，造成設(shè)備損壞故障。通過(guò)對(duì)干擾類型的診斷分析，并結(jié)合實(shí)際使用情況制定對(duì)應(yīng)的抗干擾技術(shù)措施，從硬件干擾排除、軟件干擾排除以及輔助措施等方面及時(shí)排除或減緩干擾的影響，為斷路器電氣控制回路的正常運(yùn)行，保障指令下達(dá)精確不受干擾提供重要保障。