提高变电站综合自动化系统可靠性的措施研究

孙诗华

武汉市黄陂区供电公司生技部，湖北 武汉 430300

变电站综合自动化系统具有功能强、自动化水平高、可节约占地面积、减轻值班员操作及监视的工作量、缩短维修周期以及可实现无人值班等优越性。在研制综合自动化系统的过程中，如果不充分考虑可靠性问题，没有采取必要的措施，这样的综合自动化系统，在强电磁场干扰下，也确实很容易不能正常工作，甚至损坏元器件。因此，综合自动化系统的可靠性是个很重要的问题。

1 变电站综合自动化系统

随着我国电力工业和电力系统的发展，对变电站的安全、经济运行要求越来越高，实现变电站综合自动化，可提高电网的安全、经济运行水平，减少基建投资，并为推广变电站无人值班提供了手段。随着电网复杂程度的增加，各级调度中心要求更多的信息，以便及时掌握电网及变电站的运行情况。为提高变电站的可控性，要求采用更多的远方集中控制、集中操作和反事故措施等。利用现代计算机技术、通信技术等，提供先进的技术装备，可改变传统的二次设备模式，实现信息共享，简化系统，减少电缆，减少占地面积，对变电站进行全面的技术改造。

变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。变电站综合自动化系统，即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。因此，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。

变电站综合自动化系统是一种新生事物，很多人对它还不够了解，因此也不放心。特别是目前不少工作在变电站第 一线的技术人员与运行人员，对综合自动化系统的技术和系统结构还不了解，对其可靠性问题比较担心；另一方面，变电站综合自动化系统内部各个子系统都为低电平的弱电系统，但它们的工作环境是电磁干扰极其严重的强电场所，所以在设计系统过程中必须充分考虑到系统可靠性的问题。

2 变电站抗电磁干扰措施

干扰源的能量通过各种途径以传导或辐射方式耦合至变电站的一次系统和二次回路，表现为在电力线、信号线、控制回路和自动化系统上的干扰电压和干扰电流的水平或电场和磁场的水平。因此，电磁兼容是至关重要的问题。

根据电磁干扰基本要素的特点，解决电磁兼容问题、控制电磁干扰，除限制电磁干扰源的电磁发射，提高敏感设备的抗干扰能力外，一个有效的措施是在电磁干扰传播途径上采取措施。控制电磁干扰的主要技术措施有滤波技术、接地技术、屏蔽技术和搭接技术。

滤波技术的基本原理是在敏感设备的外接端口连线上装滤波器，以选择信号、抑制干扰。如各类电源滤波器、数字信号续滤波器和一些专用特殊滤波器等。所以，滤波技术是抑制传导耦合的一项非常有效的技术措施。

接地技术是任何电子、电气设备或系统必须采用的一项技术措施。一方面它是保证人身和设备安全的必要技术措施；另一方面它为电子设备或系统正常工作提供了模拟信号或数字信号的零电位基准参考点。常见的接地系统有浮地系统、单点接地系统、多点接地系统和混合接地系统。按用途分类则有安全接地、静电接地、避雷接地、电源接地、屏蔽接地和信号接地等。可见，接地技术是一项非常复杂的技术，也是抑制公共接地阻抗耦合和阻性耦合的有效技术措施。

屏蔽技术是—项将电磁干扰源和敏感设备进行空间电磁隔离、抑制辐射耦合的技术措施。主要方法有静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽。静电屏蔽主要用金属材料制成容器或网，抑制容性耦合；磁屏蔽主要采用高导磁材料制作屏蔽体，抑制感性耦合；而电磁屏蔽则利用金属材料的涡流效应或对电磁波的反射效应抑制空间辐射电磁场。屏蔽技术可以用于元件和组件的屏蔽、连接器的屏蔽、电缆的屏蔽和设备或系统的屏蔽。

搭接技术主要是解决两个金属物体之间具有良好连接的技术。可以通过机械方法或化学方法实现，以在两个金属物体之间建立一条稳定的低阻抗电气通路。如可采用铆接、熔焊、压接等永久件搭接方法，也可采用螺栓、螺钉、夹具等半永久性搭接方法。搭接技术是抑制电磁干扰的重要的工艺性措施。搭接不良或不当，不仅直接降低设备或系统的抗雷电、抗静电和抗信号电磁吸声干扰的能力，而且还影响其他抑制电磁干扰技术措施的实施效果。

3 故障自诊断

故障自诊断（简称自检），是指综合自动化系统具有对内部各主要部件在不需要运行人员参与的情况下进行自检查的功能，如果检查出某部分工作不正常，则立即报警，以提醒维护人员进行检修。自动化系统具有故障自诊断功能，只要内部出现故障不必等待维护人员去检查，能立即发现，可以及时处理，这不仅可以免去定期检修的工作量，而且由自动化系统自检发现问题，还能指示故障部位，可以大大缩短维修时间，对提高电力系统的安全、可靠性很有好处。

3.1 RAM自检

对RAM的检查可以有破坏性测试和非破坏性测试。破坏性测试系指进行自检时，坏了原来RAM存放的数据等，破坏性测试只能用于刚上电时的静态检查，它可以检查到每一个RAM单元的每一位。这种方法耗时，只能作为静态自检用。非破坏性测试系统是指对某个RAM单元测试时，需要将原来的数据保留，等测试完成时，恢复其原来的数据。这种方法可以作为动态自检，但要检查完全部RAM，周期较长，而且不能检出一根粘结的地址线。

3.2 EPROM的自检

EPROM属于只读存储器。一般用于存放程序或参数，可以用以下求检验和的方法测试。即可将EPROM分成若干段，将每一段中自第一个字节至第末字节的代码，采取按位加的办法，将它们全部相加起来，得出一个和数（不考虑进位），称检验和，并将这个检验和事先存放在EPROM指定的地址单元中。以后在进行自检时，得到一个和数，将此和数与事先存放的检验和进行比较，若相等，则认为此段EPROM正常，否则就认为该段有错，这种检验方法简单，耗时少，但若有两个单元的同一位出错便检查不出来。

3.3 模拟量输入通道的自检

模拟量输入通道的自检，包括对模拟滤波器、采样保持器、模拟多路开关和模数转换器的检查，可以考虑在设计数据采集模块时，专设一个采样通道，该通道的输入是一个标准电压，CPU可以通过对这一通道的采样值的监视来检测多路开关、A/D转换器是否正常等。

3.4 运行过程重要数据校核

综合自动化系统在运行过程中，会有一些重要的中间结果数据，这些数据对执行程序有关键影响。为防止这些重要数据和标志在强电磁干扰下出错，可分别将同一数据（或标志）存放在内存的两个不同区域，一个区域是直接存入，另一区域是将该数据或标志变为反码后再存入。在使用这些数据或标志前，先进行校对，即将这两个不同区域的数据（标志）进行比较校对，如两者不一致，说明有些RAM单元有错误，该数据或标志不可信，应剔除。这种方法简单，花费时间很少。

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