提高微機(jī)保護(hù)可靠性淺析-上海妙定電氣有限公司

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提高微機(jī)保護(hù)可靠性淺析

2019-04-17

摘要：電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置，歷經(jīng)了電磁型、晶體管型、集成電路型、微機(jī)型的發(fā)展過程。今天，微機(jī)型繼電保護(hù)裝置由于其性能的*運(yùn)行可靠，越來越得到用戶的認(rèn)可。同時，由于用戶不斷提高的要求和制造廠家的努力，微機(jī)保護(hù)在電力系統(tǒng)中得到很大的發(fā)展，因此提高微機(jī)保護(hù)裝置的可靠性就更為重要。電流互感器現(xiàn)場測試儀解決了現(xiàn)場檢定電流互感器、電壓互感器工作強(qiáng)度大、操作繁瑣問題，同時該產(chǎn)品性能可靠、功能強(qiáng)大。

1.微機(jī)型繼電保護(hù)擴(kuò)展成綜合測控裝置

----由于微機(jī)繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)推廣成功，其優(yōu)良的性能、方便的操作和簡單的維護(hù)在電力系統(tǒng)中深得人心，而近年來微電子技術(shù)的高速發(fā)展，高性能、低價值的CPU及外圍器件的出現(xiàn)，加之成熟的制造工藝，因而性能*而價格適宜的微機(jī)型繼電保護(hù)產(chǎn)品，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛。同時，CPU強(qiáng)大的記算能力在完成繼電保護(hù)功能之外，還有較多的能力去處理傳統(tǒng)上由另外一些裝置完成的功能或者去實(shí)現(xiàn)過去沒有實(shí)現(xiàn)的功能。因此，首先把RTU中的遙信及遙測加入、再后來加入遙控等功能.再把低周減載等功能加入，形成了一個融合保護(hù)、測量、控制、通訊等功能在一起的綜合裝置。有了這樣的綜合裝置，我們*有理由要求就地安裝以節(jié)省電纜，簡化控制室，甚至實(shí)現(xiàn)無人值班、遠(yuǎn)方操作等要求.以終達(dá)到節(jié)約場地，節(jié)約資金.節(jié)約人力的目的。這種要求反過來也對裝置的制造提出了很高的要求。例如，裝置要適應(yīng)較寬的溫度范圍，耐受較強(qiáng)的電磁幅射和干擾水平，要求裝置有更強(qiáng)的自檢和互檢能力。

2.提高微機(jī)保護(hù)裝置的的可靠性

可靠性是對繼電保護(hù)裝置的基本要求之一，它包括兩個方面——不誤動和不拒動?？煽啃院秃芏嘁蛩赜嘘P(guān)，例如保護(hù)的原理、工藝和運(yùn)行維護(hù)水平等。本文將著重分析由于應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)而帶來的兩個問題：一是微機(jī)保護(hù)的抗干擾問題，二是裝置內(nèi)部元件出現(xiàn)損壞的對策。就元件損壞來說，微機(jī)保護(hù)有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槭褂梦C(jī)后，元件數(shù)量大大減少，而且大規(guī)模集成電路芯片在各領(lǐng)域大量使用的實(shí)踐已證明損壞率是很低的。特別是微機(jī)保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)的在線自動檢測，在絕大多數(shù)情況下，元件損壞都能被自動檢測發(fā)現(xiàn)并且發(fā)出警報，不會引起保護(hù)誤動作。

繼電保護(hù)裝置工作環(huán)境中的干擾是很嚴(yán)重的，這些干擾的特點(diǎn)是頻率高、幅度大，因而可以順利通過各種分布電容的耦合，另一方面這些干擾持續(xù)時間短，模擬式靜態(tài)保護(hù)裝置可以用延時來躲過這些干擾而微機(jī)保護(hù)由于計(jì)算機(jī)的工作是在時鐘節(jié)拍的嚴(yán)格控制下以較高速度同步進(jìn)行的，不能簡單的設(shè)置延時電路，這就增加了干擾問題的嚴(yán)重性。所以提高微機(jī)保護(hù)裝置可靠性的重點(diǎn)在抗干擾上。

2.1干擾來源和竄入微機(jī)弱電系統(tǒng)的途徑

對靜態(tài)繼電器的干擾來源作了大量的調(diào)查后我們發(fā)現(xiàn)，干擾源主要是通過保護(hù)裝置的端子從外界引入的浪涌。一般認(rèn)為，干擾形式有兩種，即差模干擾和共模干擾是引起信號回路對地電位變化的干擾。差模干擾的原因可以歸結(jié)為長線傳輸?shù)幕ジ?、分布電容的相互干擾以及由于信號回路對干擾源相對位置不對稱引起的工頻干擾等。差模干擾的傳輸途徑與有用信號相同，因此對微機(jī)保護(hù)的威脅一般不大，因?yàn)槲C(jī)保護(hù)各模擬量輸入回路都首先要經(jīng)過一個防止頻率混疊的模擬低通濾波器，它能很好地吸收差模浪涌。就抗干擾而言，這種低通濾波器好用無源的，因?yàn)榘ㄟ\(yùn)算放大器的有源濾波器容易在浪涌過電壓下?lián)p壞。為了減小作用在裝置對外引線端子和機(jī)殼之間的共模干擾，在硬件設(shè)計(jì)時應(yīng)使微機(jī)保護(hù)各外接端子同微機(jī)弱電系統(tǒng)之間都沒有電的聯(lián)系?？梢圆捎玫姆椒ㄓ?

①交流輸入端子——電壓形成回路中用小變壓器隔離一次和二次，線圈間加屏蔽層;

②開關(guān)量輸入端子——用光電隔離;

③開關(guān)量輸出端子——用光電隔離和繼電器線圈與接點(diǎn)之間隔離;

④直流電源端子——用逆變電源中的高頻變壓器隔離，線圈間加屏蔽層

采用上述四種方法后，共模干擾應(yīng)該不會侵入微機(jī)的弱電系統(tǒng)了，但實(shí)際上由于共模浪涌頻率高，前沿陡的特點(diǎn)，使它仍可以順利通過電路的各種分布電容而竄入弱電系統(tǒng)而浪涌的幅度可能很大，微弱的耦合也可能足以造成微機(jī)工作出錯。因此除了以上四種隔離措施之外，在保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)布局方面必須十分謹(jǐn)慎。例如應(yīng)當(dāng)將弱電系統(tǒng)的插件遠(yuǎn)離同外接端子有直接聯(lián)系的各種插件。(電壓形成回路，開關(guān)量輸入和輸出回路等)，并且裝置后底板的配線也應(yīng)當(dāng)使強(qiáng)電和弱電嚴(yán)格分開。這樣安排后，外接端子所引入的共模干擾浪涌基本上不會通過分布電容影響微機(jī)弱電系統(tǒng)的工作。除此之外還有一條不可避免的耦合的途徑即微機(jī)保護(hù)的弱電電源線。因?yàn)槿蹼婋娫淳€和干擾源之間總有一定的耦合，而它又直接連到微機(jī)的各個部分，所以它是一個傳遞干擾的主要途徑。由于弱電電源線(一般是5V)及其零線之間都接有一定容量的電容器，同時每個插件入口和每個芯片的電源線“+”、“-”之間通常也都接有電容器，所以電源線“+”、“-”之間對高頻浪涌干擾可以認(rèn)為是短路的，通過電源線傳遞的不是作用在兩個電源線“+”、“-”之間的干擾，而是作用在電源線和機(jī)殼之間的共模干擾。對此干擾也應(yīng)加以注意。

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