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调度自动化系统中误信号的分析与处理

2009-08-05 07:50 控制·综述, 自动控制 ⁄ 共 2955字 ⁄ 字号 暂无评论

摘要: 文中对无人值班变电所及调度自动化整个系统干扰的来源、传播途径及危害进行了分析,并从抑制干扰源、切断传播途径和提高设备本身抗干扰能力三个方面就如何解决好无人值班变电所抗干扰及调度系统可靠性问题提出了具体措施。

1.引言

由于电力系统规模和容量的不断扩大,系统结构、运行方式日益复杂,单纯依靠人力来监视电力系统的运行状态、正确而及时地进行各项操作、迅速的处理事故已经是不可能的了。必须应用现代的控制理论、电子技术、计算机技术、图象显示技术等科学技术的最新成果来实现电力调度系统的自动化,以便更好的提高供电部门的经济效益和社会效益。电力系统调度自动化在我国虽然有了一段时间的发展,但对于县级调度来说也是处于刚刚起步状态,对作为这样一个知识密集型岗位的管理和维护人员来说最大的困惑莫过于误信号所引起的遥测精度不够、遥信误报、遥控遥调不可靠。而引起误信号的最主要的原因是由于二次设备的干扰所造成的,其次是恶劣自然条件的影响。

作为厂站端的变电站是二次设备主要存在区,由于变电站生产环节较多,受到各类干扰产生误信号影响到调度系统自动化的“五遥”功能也是必然的。在所有的干扰源中电场和磁场对测量仪器、仪表、继电保护及安全控制装置等影响较大。

2.干扰产生的原因及危害

2.1干扰产生的原因

复杂和恶劣的工作环境是产生电磁干扰的源头,电器设备有时直接或间接受到外部影响,如焊接作业的电火花、设备操作过压、大气环境过压、无线对讲设备高频电波、大容量电机和开关设备等。又如电力系统接地故障时,工频故障电流流入接地网不同两点间将呈现较大的电位差(其最大值可达每千安故障电流10伏特;恶劣天气雷击等外部干扰;变压器在停送电时的励磁反应;电压波动、系统多点接地电位差;无蓄电池,变电站继电保护电源滤波不好或浮充电供电品质差等内部的干扰。

由于电磁干扰方式不同,有些又可称为辐射干扰。比如在电器设备周围进行焊接作业、无线对讲机联系、高压试验等形成电磁场直接对设备干扰产生误信号。另外由于各设备间布局部线不太合理,相邻或相连设备之间存有电容、电感或者绝缘薄弱漏电的耦合型干扰等,实践证明仅有1V,2V;干扰信号与实际测量信号叠加起来回使测量装置大幅度偏离实际值。

在理想的情况下,优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形,即产生谐波。我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率整数倍的正弦波分量,又称为高次谐波。在供电系统中,产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备供电的结果。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波,导致供电系统的电压、电流波形畸变,使某些变送器采到的量偏离实际。因此,谐波也是调度系统自动化传输中的弊端之一。这些测量结果经远动系统传到主站端已经是一些精度很低的值了。这也是工作当中很容易被忽略的问题。因此这些引起误报的方式和地点都要重点防范。

2.2误信号的危害

厂站端二次设备干扰所造成的误信号往往容易被忽视,普遍轻视干扰造成的误信号是电力生产过程中常见的弊端。人们对干扰信号究竟有多大危害没有足够的认识,首先干扰引起的误信号使主站端的调度员通过远动系统监视到信号以后,不能做出正确的决策、如遥信的误报,影响了对电力系统运行正常与否的判断。干扰所产生的结果还可以使厂站端测量仪器、仪表的准确度、特别是数字仪表失准,使监视的结果偏离实际值(这间接影响着调度主站的测量精度),轻侧影响对设备的监测监视,重侧影响安全生产和经济效益(如有功电度表计量)。其次由于干扰引起的开关电路翻转并使数字电路中发生误传数据或地址,造成逻辑紊乱、计算机程序错误、或数据丢失,严重时引起保护延时、误动、拒动、或装置死机等,较强的干扰信号还可造成电子设备的性能降低,以至使设备损坏等。另外在短路器操作送电容空载线路时产生的高频振荡,线路电压互感器的谐振、甚至能使设备瞬间毁掉。

3.预防及抑制措施

3.1隔离措施

采用光电耦合器,使电器测量的开关信号在电器上完全隔离,可实现地电位的隔离,对抑制共模干扰较为有效;采用隔离变压器,如电压、电流、直流逆变电源、导引线保护等,避免将弱电信号与电力线放在同一根电缆中,将信号电缆、控制电缆、电力电缆分层敷设,避免测量回路与强电回路采用同一接地线等。

3.2电场屏蔽

良导体制成的法拉第笼接地良好,以保证零电位、阻止屏蔽设备外的电场进入屏蔽体内部。磁场屏蔽,在低频段要采用导磁材料较好的硅钢等金属作为屏蔽体,使干扰磁体的磁力线沿磁阻较小的屏蔽层通过。在高频段采用上述两种屏蔽方式,利用屏蔽体阻止高频电磁场在空间的传播,利用金属导体对电磁波的反射衰减和吸收衰减,当电磁波射入金属屏蔽层时,由于电磁波阻抗的不同一部分被反射,另一部分在金属屏蔽层内形成涡流而损失,即吸收消耗。如采用带有铠装铅包屏蔽的控制电缆,其屏蔽层在控制室两端可靠良好地接地,可以有效地消减地点位升高对仪表和继电保护的干扰,以制止信号的上传误报。电缆有中间过度或中继连接时要处理好屏蔽层的连续性,不要认为信号电缆是低压设备而忽视绝缘状态。要保证测量电缆有良好地绝缘层或干燥环境;测量回路二次插件的屏蔽层要在保护屏处可靠接地,禁止使用电缆芯线两端接地作为抗干扰措施。

3.3接地措施

如电压互感器二次中性点接地与电流互感器二次电流回路的接地,宜选在控制室接地;高频保护的接地点与一次接地线的接地点要有3至5米的距离有时要用多根电缆接地;继电保护的交流电
压、交流电流和直流进线有时为了消除高频干扰,在进入测量装置前先经电容接地,经过抗干扰后引入装置的引线还应远离直流操作电源及高频回路的导线,不要习惯地将同一方向的引线捆绑在一起。

主站端除有严格的接地装置外,地板都要敷设成防静电地板,电源室要配备有足够容量的UPS电源,因为稳定的电源也是防止干扰减少误信号产生的重要原因之一。厂站端的测量继电器要进行1MHZ脉冲群干扰实验、静电放电实验(一般选用8KV实验电压)、电磁场实验和快速瞬变干扰实验;对有可能在继电保护周围使用对讲机的场所进行无线电干扰实验,否则在其附近禁止使用无线对讲机或改进屏蔽措施;厂站端敷设电缆要选好位置尽量远离高压母线或避免与之平行,尽量远离电容或电压互感器等电容设备,动力电缆与控制电缆不要放在同一电缆架层,信号电压较弱的电缆尤其要远离电力或信号电压较强的电缆。

合理布置和安排电缆走向减少和消除由于寄生电压的干扰所引起继电器接点抖动而引起某些遥信量的误报。另外厂站端和主站端都应提高设备的自身抗干扰性能,采用性能可靠的滤波装置使整流后的输出电压波纹系数小于5%;加强接地铜排的接地保养,消除氧化和腐蚀对接地性能的危害,保护屏或保护装置的接地应有两个以上的可靠接地点,并且接地电阻要定期进行测试检查等。

4.结束语

以上这些措施若能防范到位的话,对调度系统自动化的遥测精度、遥信正确率、遥视分辨率以及遥控、谣调的可靠性都会有一个明显的提高。

参考文献:
1. 刘国林 编著.《综合布线系统工程设计》.电子工业出版社
2. 路宏敏 编著.《工程电磁兼容》.西安电子科技大学出版社
3. 黄耀峰,王传良等编著.《电子电气设备的电路隔离技术》.
4. 申伟编著.《浅谈智能建筑的防雷接地 》.华中科技大学出版社

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