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2017-07-10
安裝于變電站現(xiàn)場(chǎng)的微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀和監(jiān)控系統(tǒng)，必須長(zhǎng)期不間斷地*運(yùn)行。
其可靠性主要面臨兩個(gè)問(wèn)題：一是各種干擾引起的功能差錯(cuò)；二是元器件損壞，若有一個(gè)元器件損壞，有可能造成保護(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)，信息不能正確及時(shí)傳送。對(duì)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。
微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控裝置既有數(shù)字部件又有模擬部件，干擾對(duì)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(kāi)關(guān)電路誤翻轉(zhuǎn)，在沒(méi)有完善閉鎖措施時(shí)將會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)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(cuò)誤，從而導(dǎo)致裝置運(yùn)行故障或功能障礙。由此可見(jiàn)，干擾造成數(shù)據(jù)傳送錯(cuò)誤，重則造成保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)，都會(huì)嚴(yán)重危及電力系統(tǒng)的安全可靠供電。
由于繼電保護(hù)和監(jiān)控裝置在強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境下連續(xù)工作，所以必須采用故障自動(dòng)檢測(cè)以及容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)。故障自檢在于將裝置故障及時(shí)告知值班人員，并自動(dòng)采取隔離閉鎖措施。容錯(cuò)設(shè)計(jì)是利用容錯(cuò)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(hào)外，還有可能對(duì)裝置的正常工作造成不利影響的內(nèi)外電磁信號(hào)，干擾可分為外部干擾和內(nèi)部干擾。外部干擾源只能通過(guò)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(kāi)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(kāi)關(guān)電源雖然采用了靜電屏蔽來(lái)抑制共模干擾，但由于開(kāi)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(zhǎng)，因此防外來(lái)干擾的能力較差，高頻時(shí)尤為明顯。通常在電源入口處增設(shè)電源濾波器來(lái)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(guò)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。
微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控裝置要求有相互獨(dú)立的多個(gè)電源供電。每塊插件板上好能采用獨(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(duì)策，主要包括以下幾個(gè)方面：交流電壓、電流、功率等交流信號(hào)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(hào)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(kāi)關(guān)量的輸入和輸出（包括跳閘出口、需監(jiān)視的信號(hào)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(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的屏蔽，必要時(shí)應(yīng)采用雙層屏蔽措施，在電場(chǎng)很強(qiáng)的場(chǎng)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(lái)自電流互感器二次回路中產(chǎn)生的磁場(chǎng)耦合干擾和來(lái)自電壓互感器二次線上的電場(chǎng)干擾，在變送器屏安裝時(shí)不允許把它們與變送器輸出的弱電信號(hào)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(gè)變送器插件輸出的直流電壓信號(hào)都有一根線與微機(jī)電源的共同接地，為避免信號(hào)地線形成回路造成磁場(chǎng)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(hào)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(gè)插件，將怕干擾的部分集中在一個(gè)和幾個(gè)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的部分。
2 內(nèi)部抗干擾措施
由于現(xiàn)場(chǎng)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(duì)性措施，防止竄入微機(jī)保護(hù)和控制裝置的內(nèi)部干擾信號(hào)。
對(duì)輸入采樣值抗干擾糾錯(cuò)。由于干擾，采樣輸入數(shù)據(jù)有可能發(fā)生錯(cuò)誤，為確保保護(hù)和監(jiān)控的正確運(yùn)行，必須找出錯(cuò)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?？梢詫?duì)每一個(gè)信號(hào)設(shè)兩個(gè)通道，只有在兩個(gè)通道讀數(shù)一致時(shí)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(guò)干擾。
軟件運(yùn)算過(guò)程中的核對(duì)。干擾有可能造成軟件運(yùn)算出錯(cuò)，為了避免這種情況，可以對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行復(fù)算核對(duì)，比較計(jì)算結(jié)果是否一致。
程序出軌的自恢復(fù)。對(duì)于越過(guò)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。可以采用看門狗WATCH DOG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(gè)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(huì)發(fā)生計(jì)時(shí)溢出。如果因干擾引起系統(tǒng)出錯(cuò)和程序出軌，內(nèi)部定時(shí)器將會(huì)產(chǎn)生計(jì)時(shí)溢出脈沖，使系統(tǒng)自動(dòng)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(duì)遙控回路采用的抗干擾措施。 對(duì)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(cuò)誤，而且還可糾錯(cuò)，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(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)。系統(tǒng)容錯(cuò)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(dòng)態(tài)冗余法、混合冗余法。使用冗余技術(shù)設(shè)計(jì)容錯(cuò)系統(tǒng)，是為使各模塊的工作彼此不受影響，各模塊的時(shí)鐘也應(yīng)*獨(dú)立。
裝置故障自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。裝置的元器件損壞可能導(dǎo)致保護(hù)裝置拒動(dòng)或誤動(dòng)，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(shí)，應(yīng)立即發(fā)現(xiàn)并報(bào)警，以便迅速采取措施予以修復(fù)。目前，微機(jī)保護(hù)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(duì)保護(hù)和監(jiān)控裝置出口回路的監(jiān)控和閉鎖。加強(qiáng)對(duì)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(dòng)閉鎖功能。對(duì)保護(hù)出口前，可以利用幾個(gè)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(dòng)；遙控對(duì)象、執(zhí)行繼電器等在命令尚未下達(dá)的情況下，其常開(kāi)觸點(diǎn)不允許閉合，并對(duì)其觸點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視；一旦觸點(diǎn)狀態(tài)不正常，能及時(shí)報(bào)警并自動(dòng)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。微機(jī)保護(hù)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(gè)功能單元，每個(gè)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(shí)，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(duì)于那些不允許誤操作的地方，設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)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(shí)必須打開(kāi)規(guī)定的操作鎖方可操作。
由于微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)是變電站的重要組成部分，是整個(gè)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(gè)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，如何保證微機(jī)保護(hù)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(guó)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(gè)電網(wǎng)安全可靠的運(yùn)行，微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)一步提高抗干擾能力。
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