变电所综合自动化装置可靠性的探讨与实践 _0

1/8变电所综合自动化装置可靠性的探讨与实践随着电子技术、计算机技术和通信技术的发展，变电所采用综合自动化技术已成为不可逆转的趋势，以连云港地区来说，最近五年，所有新上的变电所，包括220KV变电所全部采用综合自动化技术，变电所综合自动化技术，在应用中已经成熟起来。采用变电所综合自动化技术，其实现形式，基本上均由微处理器装置组成，作为弱电装置，抗干扰和纠错功能的重要性，以及整个系统的可靠性，相比与以前以电磁型装置为主的二次设备来讲，问题就更为突出。二、可靠性的概念综合自动化系统的可靠性，是指综合自动化系统内部各子系统的部件在规定的条件下、规定的时间内，完成规定功能的能力。不同功能的装置有不同的反映其可靠性的指标和术语，例如，微机保护装置的可靠性通常指不误动、不拒动，远动装置通常指平均无故障间隔时间及误码率等。但是，不论指标和术语有什么不同，装置的可靠性问题在本质上就是一个弱电系统在变电所这种强干扰条件下如何可靠工作的问题，是可以不区分具体功能的装置而合并研究的，所以在本文中，如果不是特别注明，其分析均是针对所有的综合自动化装置。2/8认识到可靠性是一个概率概念，就可以克服工作中的狭隘观念，认为许多反措以前并没有实施，也没有出现什么故障，就对反措等的实施不热心，甚至消极抵制，确实，有些反措不做并不是说肯定会出现故障，但是从概率上讲，可靠性是确实降低了，也就是说，出现故障的概率增加了。三、综合自动化装置可靠性问题的成因及分类影响综合自动化装置可靠性的因素很多，本人将之大致分为以下几类L、磁干扰。变电所内各种电磁干扰源很多，高压设备的操作、低压交直流回路、雷电引起的浪涌电压、电气设备周围的静电场、电磁波辐射和输电线路或设备短路故障所产生的瞬变过程等都会产生电磁干扰。这些电磁干扰进入变电所内的综合自动化系统，就可能引起自动化系统工作不正常，甚至损坏某些部件。L、装置本身的软件问题与传统的继电器逻辑回路不同，综合自动化装置的功能实现已完全软件化，对使用者来说，就是一个黑匣子，其功能实现也完全通过预先设计的软件进行运算来实现，其软件的设计就大有讲究。这个问题，在综合自动化系统的市场日益扩大，不少新厂家、小厂家纷纷进入的情况下，变的更加严重。L、人为因素主要是各项安全和技术制度执行不严、3/8反措执行的不正确、定期校验对装置造成的破坏（使装置的可靠性在时间上呈现有尖峰的浴盆形）等。四、电磁兼容测试标准简介针对工业过程测量和控制装置的通用性电磁兼容性能的要求的标准及测试如下1、IEC6100042静电放电测试这是一项对产品的一般性测试，目的是考察仪器在ESD条件下的性能。放电在人与仪器附近的目标之间进行，或者使放电干扰直接传到仪器中去。2、IEC6100043辐射电磁场测试这项测试是考察电子产品对辐射EMI场的敏感度。例如，考察一台计算机在非常靠近一个辐射能量的天线时的性能。该标准规定了产品在保持正常工作的情况下所能承受的辐射能量等级。3、IEC6100044电快速瞬变测试当一个感性负载（如电机等）关断时就会产生一个尖脉冲或突发脉冲，这就是所谓的电快速瞬变（EFTELECTRICALFASTTRANSIENTS）。4、IEC6100045浪涌敏感度测试电网的开关操作和附近的雷电冲击都会在交流电源线上发生浪涌现象。该项标准规定了设备对浪涌的敏感度测试方法及其测试等级，并且描述由于高能量对电源和互连线的干扰而引起的4/8单方向浪涌现象。直接针对继电保护设备的抗干扰，目前颁布的IEC标准为出版物25522，其具体内容如下。1、IEC225221（第一版，1998）第一部分1MHZ脉冲试验脉冲试验主要对应开关操作时传入的干扰电压。试验波形为衰减振荡波。2、IEC255222（第一版198910）第二部分，静电放电试验试验对应于人手或其它放电发生器接触二次设备时的放电干扰。本标准基于IEC8012，并参照该出版物。3、IEC255223（第一版198910）第三部分，辐射电磁场干扰试验试验对应于工作频率为27500MHZ间特别是步话机这一类辐射源产生的电磁场干扰。本标准基于IEC8013，并参照该出版物。4、IEC255224（第一版199203）第四部分，快速瞬变干扰试验试验针对由于断开感应负载、继电器触点抖动产生的快速瞬变干扰。本标准基于IEC8014并参照该出版物。五、变电所主接地网符合要求是采取各种抗干扰措施的基础。5/8变电所的主接地网，不仅直接关系到设备和人身的安全，而且是二三次设备采取各种接地抗干扰措施的基础，主地网不符合要求，从地电位引来的干扰，采取其它措施往往难以消除，所以对变电所的主接地网必须给予充分重视。接地网接地电阻过大，接地网均压不良，均会导致在雷电流或工频接地短路电流入地时地电位异常升高，甚至可能发生接地网的局部向电缆反击而损坏综合自动化设备，所以在分析综合自动化装置的异常时，应结合当时的短路情况和天气情况，将变电所主接地网作为一个重要因素来考虑。六、屏蔽措施是最有效的防止辐射干扰的措施。简单地讲，用金属外皮将弱电系统进行封闭，就称为屏蔽。完好的屏蔽应该是一个封闭的金属壳体，由完全连续的金属板构成，但是在实际构成上，往往由金属网或网格构成。由于电磁场具有方向性，往往简单的一块金属板、一个金属框，也可以起到一定的屏蔽作用。不同性质的干扰对屏蔽结构的要求是不同的。在变电所的开关场和控制室，可以采取以下屏蔽措施1、设计在开关场的继电器室（传统名称，其实也是综合自动化装置所在的室），其屏蔽设计为在继电器室四面墙体粉饰层内做钢丝网层，窗户采用夹丝玻璃，内门采6/8用实体钢门，电缆沟入口采用金属板封堵，并有可靠的接地措施。这一条对于500KV站执行尤其要求严格。2、装置的电流电压及输入接点的电缆，全部采用屏蔽电缆，且电缆屏蔽层两端接地。在现在的实际应用中，已出现全部采用屏蔽电缆的趋势，特别在220KV、500KV站，已经出现过拉刀闸而产生的电磁脉冲将刀闸操作回路中的接点击穿的事例，所以非弱电装置的电流电压及输入接点的电缆也有采用屏蔽电缆的必要，这一条，在有些单位已经开始实施，但还没有成为规程的强制性条文。3、高频保护的高频电缆，从结合滤波器到电缆沟的部分（电缆沟中有接地铜排），应从铁管中穿入，并且铁管应接地（见国调中心调（1988）112号文）。4、综合自动化装置一般采用柜式结构，代替以前的敞开式屏式结构，且柜体本身应可靠接地。5、综合自动化装置采用封闭的金属外壳（一般为铁质材料），并将外壳与保护的专用接地网相连。6、综合自动化系统中的微机保护、测控装置和自动装置，其交流输入的各种中间互感器（包括输入电压用的小电压互感器和输入电流用的小电抗互感器），在其一、二次绕组之间一般均加设屏蔽层。七、装置硬件上可以采取的提高可靠性的措施1、元器件选用、同一型号、实现同一功能的7/8元器件，选用抗干扰性好和温度适用性好的元器件。、元器件降额使用。2、元器件检测与筛选对于生产厂家，应要求在元器件购买前进行选样检测，入厂后的元器件在装机前全部进行48小时或72小时的老化筛选，对元器件的使用，应有流程档案，不同厂家、不同批号的元器件区别存放，其使用必须有档案记录，如同一批次的元件出现问题，可以通过档案记录采取补救措施。3、系统结构设计和组装工艺电路设计中要求元器件和线路布局合理，以消除元器件之间的电磁耦合相互干扰，优化的电路设计也可以消除或削弱外部干扰对整个系统的影响，如去耦电路、平衡电路等。再说组装工艺，印制板的选择、焊接工艺、表面贴装工艺的使用等也会对装置的可靠性产生很大的影响。4、冗余技术冗余技术也称容错技术或故障掩盖技术，它是通过增加完成同一功能的并联或备用单元的数目来提高系统可靠性的一种设计方法，用增加硬件设备的方法，当系统发生故障时，将备份硬件顶替上去，使系统能够正常工作，一般来说，在电路级、功能单元级、部件级和系统级都可以采用冗余结构，增加的硬件设备，可以采取多重结构、双机系统、表决系统等。冗余技术在综合自动化系统中应用很多，例如，综合自动化的总控单元，也8/8有双机结构热备用，以保证整个系统的可靠有效运转。5、隔离措施、光电隔离。、继电器隔离继电器线圈和触点之间没有电气上的联系，从而避免强电和弱电信号之间的直接接触。继电保护装置，