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浅谈微机保护装置的安全性

发布日期:2015-10-30 13:50:05 点击:1921

  在制定微机保护装置安全性措施时,凭据运行中可能泛起故障所发生的后果为分析根蒂根基,从微机保护装置采用的元器件及制造工艺等软、硬件设计方面和所接纳响应的对策进手,从中找出解决问题的安全措施。

 

  1概述

 

  经过科技发展和人力的成本提高,自动化成为电力发展方向,微机保护装置在电力系统中成为普遍的运用的一款保护系统。与常规模拟式继电保护装置相比,它具有逻辑判断清晰、准确,调试维护利便,在线运行可靠性高安全系数提升,能提供更多的信息量等特点。微机保护装置是确保变电站平安运行的重要保证,其重要性不言而喻。

 

  微机保护装置是以微型机及并行、串行接口芯片、内存储器等数字化元器件为焦点和响应模拟量输进和输出模拟元件组成的计较机自动控制系统。微机装配在工作情况的周围,存在着强电干扰。这此干扰旌旗灯号频率高、幅度年夜,经由过程电磁耦合很容易进进微机保护内部,另外一方面,这些干扰旌旗灯号的延续时间较短。微机保护装置系统中的微型机在其内部的时钟控制下高速工作,不能用简单的延时电路来躲过干扰旌旗灯号,当干扰进微机保护装置内部时,将造成:

 

  1. 1运算或逻辑犯错

  由于RAM的抗干扰能力较差,在强电磁干扰旌旗灯号作用下,有可能使寄存在RAM中的数据发生变化。此外,在进行读或写一个数据时,数据总线和地址总线也可能由于干扰的作用泛起数据或地址码毛病,而发生读写数据毛病或将数据传送到毛病的地址上。若是数据是控制法式流程的标志字时,还将会致使运算逻辑泛起毛病等问题。

 

  1. 2运算法式出轨,泛起死机等问题

  若是干扰旌旗灯号改变了控制法式流程的标志字时,将改变运行法式的执行顺序,使微型机运算法式出轨,泛起死机等问题。

 

  1. 3损坏微型机芯片,使微机保护装置没法正常工作

  在微型机中的一些半导体芯片,在强电磁干扰下,可能遭到损坏,使微型机继电保护装置没法工作。

 

  2设计的指导思绪

 

  鉴于以上问题,在提高可靠安全性措施方面,提出了三种方案: 即削减故障和毛病泛起几率; 微机保护装置的自动检测技术; 接纳容错设计方式。

 

  选用高质量的元器件,合理的制造工艺和采用屏障和隔离技术从装配的设计和元件的选择上,削减微机保护装置故障和毛病泛起的几率; 自动检测技术是哄骗微机在工作法式竣事后的时间,实时检测微机保护装置中有关硬件装备的运行工况,当有关硬件装备泛起故障时,闭锁微机保护装置可避免装配误动作,并实时报警通知运行值班人员尽早检修,尽快恢复微机保护装置在线运行; 容错设计则是哄骗冗余的装备在线运行,保证装配不中断的在线运行。

 

  3接纳的具体措施

 

  干扰来自干扰源,分为: 内部干扰和外部干扰。内部干扰主要来自于内部继电器触点的切换发生强高频电磁旌旗灯号所引发的干扰旌旗灯号; 外部干扰主要来自与接线端子排从外界引进的浪涌电压所引发的干扰旌旗灯号,这讲明微机保护装置的输进、输出线、电源线和地线等都是干扰进进微机保护装置的途径。

 

  干扰源、耦合通道、敏感回路称为电磁干扰的三要素。所以,提高抗干扰能力应从阻塞耦合通道、提高敏感回路的抗干扰能力及合理设计泄放回路着手解决。

 

  3. 1阻塞干扰的耦合通道

 

  对于在发电厂或变电所运行的电力系统微机保护装置,其电源回路、模拟量输进回路、开关量输进及输出回路和通讯接口都是经由过程电缆线引进到较远的模拟元件上。这些回路也是把干扰耦合到微机保护装置的重要前言,为了提高抗干扰能力,对上述各回路均应采用光电耦合器件进行隔离,同时,应采用以下几个方面的措施。

 

  3.1.1电源滤波

 

  滤除一些干扰并保证电源在220V左右,再经UPS进行处置,选用抗干扰能力强,输出波纹噪声小的KTD型开关电源作为微型机系统的主要稳压电源,首先在电源上消除干扰。

 

  3.1.2哄骗机箱屏障作用削减电源线在内部发生的干扰,哄骗机箱的自然屏障作用,把外界辐射均拒之机箱外面。

 

  3.1.3选用外壳有屏障接地的滤波器

 

  3.1.4滤波器接地址应以最短的距离接在机箱柜体上

 

  3.2模拟量输进回路的静电屏障

 

  3.2.1电屏障体接地质量将直接影响其屏障性能,一般要求屏障体与地的接地电阻小于2mΩ。当屏障体与地相连时,应选用粗铜线、扁铜线或编织铜线为好。以此来削减接地线的电阻,同时应尽量缩短导线的长度以削减电感。在微机庇护装配中,电流和电压模拟量输进回路的电流变送器(TA)和电压变送器(TV)都采用了静电屏障的措施,如图,各TV、TA的屏障体都以最短的线路接在有粗铜线制成的网络状接地网上,加粗并尽量缩小AC插件地线至装配总接地址的连线。当屏障体经由过程插接地时,因插件自身的接触电阻可能年夜于2mΩ,此时可用几对插孔并联削减接触电阻,需要时可用板状地线作为接地线。

 

  3.2.2准确地选择屏障体的接地址,尽量地使屏障体的接地线与接地网接地址靠近,同时应避免低电平地线中的接地电流过年夜。

 

  3.2.3合理地设计屏障体的外形

 

  影响屏障性能的另外一个主要缘由是屏障体外形,尽量削减屏障体的启齿面积和数目及启齿的排列方式等,屏障体材料应选用良导体,以提高屏障性能。

 

  3.3磁屏障及双绞线

 

  强电旌旗灯号回路易造成磁场发射,而弱电旌旗灯号回路易遭到周围磁场的干扰,削减磁干扰的有用措施有磁屏障和双绞线两种方式。磁屏障: 一般选用高磁材料作屏障体,可增强抗干扰能力。双绞线: 使干扰发生的感应电流在负载上相互抵消,来消除磁干扰旌旗灯号。

 

  3.4合理设计泄放回路

 

  凭据装配的特点,凡是将机壳、电源的滤波器及模拟量输进回路的静电屏障层与年夜地相连,弱电系统的5V、15V、24V,则划分有各自的接地系统。

 

  采用低阻抗接地,采用宽度比力年夜的扁带状导体系体例作地线,在知足耐压要求情况下,尽量减小正、负电源馈线间的距离。

 

  准确地选择接地方式,阻隔地环路,在安插电源线和旌旗灯号线路时应避免组成地环路,以削减环路面积,从而削减地环路干扰。

 

  3.5防误措施

 

  对于一些定值的设定和重要参数修改,在硬件设计上设置操作锁,操作时必需准确输进操作员的密码和监护人的密码方可进行正常操作,并将操作人和监护人的姓名等信息予以记实和保留。[2]

 

  3.6微机保护装置接纳的抗干扰的软件对策

 

  3.6.1采样数据接纳的措施

 

  为了确保输进到微机中各模拟采样数据的准确性,应设置对不良采样数据的检错和识别功能法式,除采用光电隔离及低通滤波器外,为确保软件法式运行成效准确性,还可以接纳将每个模拟量的数据收集实行双通道方式。其中一个通道的数据泛起毛病时,可用另外一个通道的数据。

 

  3.6.2在运算进程中的核对措施

 

  将运算进程进行两次或两次以上,用来核对运算进程是否有错。这类核对的方式可以有两种作法:一是在每运算的结尾,由法式放置好先将成效暂存起来,再哄骗不异的原始数据,按不异方式往验算一遍,并同前一遍的运算成效相比力,若是两次运算成效不不异,则再算一次,三取二表决,或直到前后两次运算成效不异时为止。

 

  3.6.3避免法式出轨的对策

 

  在干扰旌旗灯号的作用下,可能造成继电保护法式犯错,此时除应将保护动作的出口加以闭锁避免误动作外,还应能迅速反映犯错,并能自动地使微机继电保护装配重新恢复工作,是以,必需使用专用的硬件电路来检测法式出轨,并实现自动恢复正常运行。

 

  3.6.3.1用微机按时/计数芯片实现的方式

 

  保护运算法式完成运算和检测周期所需时间是固定的。起头时,首先对按时/计数芯片初始化,令其工作在按时中断工作方式。因正常时每次运算和检测都对芯片重新初始化,所以按时芯片不发中断。但法式犯错时,由于按时芯片没法再次初始化,超不时,按时芯片发出中断旌旗灯号,给CPU复位,这样,就实现了对CPU的重新启动。

 

  3.6.3.2哄骗按时电路来实现微处置器的重新启动

 

  图中A接到微型机并行接口的某一位上。由法式放置使点按周期在“0”和“1”之间不竭地变化,延时t1应比A点电位变化的周期长,是以,在正常时,两个延时元件不会动作,或非门的输出为“0”,可是,一旦法式犯错,A点电位遏制变化。非论A点是“1”仍是“0”,两个延时动作元件总有一个动作,这时候经由过程或非门启动单稳态触发器工作,发送一个复位旌旗灯号,使工作恢复正常。

 

  3.7微机保护装置自动检测技术

 

  微机保护装置中各元件、接口装备的自动检测是提高可靠安全性的另外一个重要措施。自动检测是指对装配的内部各元件是否有损坏或故障的检测。

 

  一个高度可靠安全性的装配,首先要求工作原理准确,设计方案合理,采用优质的物理元器件。当装配内部的物理元件损坏时装配不误动,并发报警旌旗灯号,保证实时接纳措施给以修复,这是自检的目的。

 

  今朝,在微机保护装置中采用自动检测软件法式来实现对各元件自动检测。检测分为即时检测和周期检测。按检测对象分歧分为元器件检测和成组功能检测。元器件检测是指: ROM、RAM、A/D转换器,接口芯片,各类定值输进电路等元器件检测。成组功能检测: 哄骗模拟系统发生故障的模拟法式和数据处置,判断装配内部是否存在缺陷。

 

  4竣事语

 

  国内无人值守站采用微机保护装置是近几年才成长起来的,对微机保护装置安全性实现的水平也没有严酷尺度,这就需要设计、运行部门配合起劲,总结各方面的经验和建议,采用新技术,解决新问题。