调度自动化设备抗干扰防过电压措施研究李鹏　陈家麟　金波摘　要　根据电网调度自动化设备现场运行经验，分析了设备元器件经长期运行后品质下降、二次回路等抗干扰、防过电压能力不足的原因，提出了提高自动化设备抗干扰、防过电压能力的8项措施，包括改善元件品质、整改RTU设备的供电方式、敷设屏蔽电缆、改善接地、提高遥信采集回路工作电压、在遥信采集软件中增加延时模块、加强RTU自监测能力等。实践证明，所提出的措施对提高调度自动化系统的运行水平有较大帮助。
关键词　调度自动化　干扰　过电压
分类号　TN721.4　TM764STUDYONANTI-INTERFERENCEANDOVER-VOLTAGEPROTECTIONOFDISPATCHINGAUTOMATIONDEVICESLiPeng，ChenJialin，JinBo
GuangzhouPowerDispatchCenter，510600，Guangzhou，ChinaAbstract　Basedonthepracticaloperationofdispatchingautomationdevice,thecausesofinterferenceandover-voltageareanalyzed,suchasloweringofoutputvoltageofpowersupply,agingofdevicecomponent,relaycontactvibratinganddisturbanceinvoltageandcurrentetc.Thenthispaperproposeseightmeasuresforimprovingnoiseimmunityandover-voltageprotectionofdispatchingautomationdevice,i.e.improvingthequalityofcomponent,reformingthepowersupplyofRTU,layingthescreenedcable,improvingtheperformanceofgrounding,increasingtheworkingvoltageoftelesignallingacquisitioncircuit,addingthetime-delaymoduleintelesignallingacquisitionsoftware,enhancingtheself-monitoringabilityofRTUetc.Thepracticesshowthattheproposedmeasurescanimprovetheoperationofdispatchingautomationsystemeffectively.
Keywords　dispatchingautomation　interference　over-voltage0　引言
　　在电网技术高速发展的时代，变电站运行设备的抗干扰、防过电压能力是影响安全、优质生产的重要因素，作为电网运行必要保证手段的调度自动化系统对此要求更为突出。由于运行环境的日趋复杂、集成电路的小功率特性等，导致自动化设备的抗干扰、防过电压能力相对下降，给电力生产运行带来了几个方面的不良后果：
　　a.调度自动化设备防过电压的能力不强，雷电带来的设备损坏、供电中止现象比较严重。
　　b.在变电站事故失压情况下，UPS等附属设备很难保证自动化系统的不间断运行，导致自动化设备丢失事故记录数据。
　　c.变电站复杂的运行环境中，电磁干扰对设备运行影响严重^［1］，存在遥信误报或大面积遥信节点抖动现象。
　　因此，企业花费巨额资金进行调度端系统的改造，如果不能注意提高站端设备的抗干扰能力，很难实现调度环境的综合优化。对自动化设备，特别是站端设备的抗干扰、防过电压能力进行研究^［2，3］，有利于提高调度自动化系统的可靠运行。1　抗干扰防过电压能力不足原因分析
　　基于现场运行经验，我们对自动化设备干扰(特别是误遥信现象)、过电压问题的机理进行了分析，认为现阶段主要有以下几方面原因。
1.1　设备元器件经长期运行后品质下降
　　a.遥信采集电路的电源设备不稳定或负载能力下降。目前，国内生产的RTU设备，其遥信采集回路的工作电压大多是24V，光耦主回路的工作电流在5mA左右，如果采集回路电源输出下降至20V左右，将导致光耦元器件处于导通与截止的临界状态，造成遥信误报。
　　b.光耦主回路的元件，如电阻、电容器、光耦器件的变质或损坏，也是造成遥信误报的原因之一。
　　c.信号继电器触点的抖动或接触不良。目前使用的信号继电器，其性能和技术指标是为220V工作电压等级设计的。此类信号继电器在24V电压等级下工作时，受触点闭合时的压力及触点氧化造成的接触电阻的影响，容易造成误发信。
1.2　电源问题
　　电网的负载发生突变或非线性负载骤变足以构成自动化设备干扰，目前现场使用的不间断电源UPS设备多数属非正弦输出，不具备在线式性能，遇到上述电源突变的情况，其干扰不能忽略。另外，不少UPS电源电池质量不高，在长期运行的状态下，电池失去逆变能力，无法提供市电丢失情况下的不间断应急电源。
1.3　二次回路的电磁干扰
　　自动化系统的遥信分辨率，一般在2ms～3ms之间，如果叠加在设备上的干扰信号脉宽大于此值，且幅值足以使光耦器件导通，就会被遥信采集回路接收，造成遥信的误报。
　　自动化系统在正常运行状态下的反应正确性比较好，但事故发生时，站端设备的遥信发信经常掺杂大量无关信息。通过对广州电网历年事故的分析，认为这些伪信号主要来自二次回路的干扰。当变电站发生事故时，一般都产生强电磁场干扰，当RTU设备遥信采集回路感应到环境干扰脉冲，且叠加在24V工作电压上的干扰幅值超过变位临界值时，干扰脉冲就通过光电隔离器产生虚假遥信变位信号。2　抗干扰防过电压方案
　　许多情况下，设备的抗干扰能力与防过电压能力是统一的。源于抗干扰目的而采用的电缆屏蔽、提高采集回路电压等级等措施对设备防过电压很有益处，而改善接地等措施同样适用于设备的抗干扰。根据对自动化设备干扰、过电压成因的综合分析，制订了8个方面的阶段实施策略：
　　a.督促生产厂家提高RTU设备遥信模块及其他功能模块的性能品质，特别是对元器件的老化筛选严格把关，保证其性能的稳定性。
　　b.整改站端RTU设备的工作电源，将220V交流供电改为220V直流供电方式，退出UPS，改为由变电站直流小母线直接向RTU供电。在电源的输入端加装电源切换开关、熔断丝盒和SDY—P电源滤波装置(其中特别注意合理选择直流回路的熔断丝容量)。
　　c.对于新建变电站，远动屏与有关二次屏之间的连接采用屏蔽电缆。对于改造变电站，新增电缆实现屏蔽。
　　d.针对具体变电站的接地情况，改善设备接地性能，提高设备防过电压能力。精心设计调度自动化主站机房的接地系统；对城区所有具备条件的变电站的接地情况进行普查，采用屏内钢条和站内铜丝编织带形成单一接地点，改善系统的接地性能。
　　e.在遥信采集回路中串接GKJ—02光电隔离器，提高遥信采集回路的工作电压等级(由24V提高到220V)，以隔离160V以下感应干扰信号。
　　f.在遥信采集软件中增加延时模块，提高伪遥信甄别能力。现行变电站中，一般由带瞬动触点的信号继电器提供远动遥信信号，信号继电器瞬动触点的动作接触时间一般大于20ms(大部分处于30ms左右，最长达到100ms)，而变电站电磁干扰引起的误遥信信号周期较多小于16ms，因此，将RTU遥信采集软件延时16ms，可以屏蔽周期小于16ms的误遥信干扰信号。
　　g.为配合软件延时功能，更大程度地消除伪遥信，可以将信号继电器中提供自动化遥信信号的瞬动触点改为常规触点(重合闸设备的信号除外)，同时加大RTU遥信采集软件的延时时间。
　　h.其他配合RTU运行和调度主站系统运行的有关改造包括：修改变电站微机继电保护和RTU的通信软件模块，增加RTU与微机保护设备间工作状态的自动检测内容，自动检测通信中断故障并报警，同时提供一次RTU保护通信板的自启动。3　成效分析
　　a.根据1998年6月1日至11月30日广州城区110kV变电站较大异常情况记录，考察调度自动化系统的反应情况。表1综合列出全部17次电网异常时自动化系统的反应情况。表1　电网异常时自动化系统反应情况统计表
Table1　Statisticsofresponsestateofautomationsysteminabnormalpowernetwork

自动化系统反应情况累计次数事故反应正确11RTU反应常规遥信正确，但保护装置故障，
RTU无具体保护类型信息，报出保护通信故障2RTU反应正确，但由于通道故障，RTU无法送出信息1变电站改造，自动化设备未投入运行2由于未实施抗干扰、防过电压措施，造成信息丢失1　　从表1所示情况来看，除2次异常情况因变电站改造未投入自动化设备，1次由于未实施抗干扰、防过电压措施造成信息丢失外，其余14次事故情况下站端自动化设备的反应[1][2]下一页

来源：中国电力资料网