提高微機保護可靠性淺析

    摘 要：電力系統中的繼電保護裝置，歷經了電磁型、晶體管型、集成電路型、微機型的發展過程。今天，微機型繼電保護裝置由于其性能的優越運行可靠，越來越得到用戶的認可。同時，由于用戶不斷提高的要求和制造廠家的努力，微機保護在電力系統中得到很大的發展，因此提高微機保護裝置的可靠性就更為重要。

    關鍵詞：微機保護 抗干擾 提高 可靠性

    1.微機型繼電保護擴展成綜合測控裝置

    ----由于微機繼電保護在電力系統推廣成功，其優良的性能、方便的操作和簡單的維護在電力系統中深得人心，而近年來微電子技術的高速發展，高性能、低價值的CPU及外圍器件的出現，加之成熟的制造工藝，因而性能優越而價格適宜的微機型繼電保護產品，在電力系統中的應用已經相當廣泛。同時，CPU強大的記算能力在完成繼電保護功能之外，還有較多的能力去處理傳統上由另外一些裝置完成的功能或者去實現過去沒有實現的功能。因此，首先把RTU中的遙信及遙測加入、再后來加入遙控等功能.再把低周減載等功能加入，形成了一個融合保護、測量、控制、通訊等功能在一起的綜合裝置。有了這樣的綜合裝置，我們完全有理由要求就地安裝以節省電纜，簡化控制室，甚至實現無人值班、遠方操作等要求.以最終達到節約場地，節約資金.節約人力的目的。這種要求反過來也對裝置的制造提出了很高的要求。例如，裝置要適應較寬的溫度范圍，耐受較強的電磁幅射和干擾水平，要求裝置有更強的自檢和互檢能力。

    2.提高微機保護裝置的的可靠性

    可靠性是對繼電保護裝置的基本要求之一，它包括兩個方面——不誤動和不拒動。可靠性和很多因素有關，例如保護的原理、工藝和運行維護水平等。本文將著重分析由于應用微型計算機而帶來的兩個問題：一是微機保護的抗干擾問題，二是裝置內部元件出現損壞的對策。就元件損壞來說，微機保護有明顯的優點，因為使用微機后，元件數量大大減少，而且大規模集成電路芯片在各領域大量使用的實踐已證明損壞率是很低的。特別是微機保護可以實現高級的在線自動檢測，在絕大多數情況下，元件損壞都能被自動檢測發現并且發出警報，不會引起保護誤動作。

    繼電保護裝置工作環境中的干擾是很嚴重的，這些干擾的特點是頻率高、幅度大，因而可以順利通過各種分布電容的耦合，另一方面這些干擾持續時間短，模擬式靜態保護裝置可以用延時來躲過這些干擾而微機保護由于計算機的工作是在時鐘節拍的嚴格控制下以較高速度同步進行的，不能簡單的設置延時電路，這就增加了干擾問題的嚴重性。所以提高微機保護裝置可靠性的重點在抗干擾上。

    3.干擾來源和竄入微機弱電系統的途徑

    對靜態繼電器的干擾來源作了大量的調查后我們發現，干擾源主要是通過保護裝置的端子從外界引入的浪涌。一般認為，干擾形式有兩種，即差模干擾和共模干擾是引起信號回路對地電位變化的干擾。差模干擾的原因可以歸結為長線傳輸的互感、分布電容的相互干擾以及由于信號回路對干擾源相對位置不對稱引起的工頻干擾等。差模干擾的傳輸途徑與有用信號相同，因此對微機保護的威脅一般不大，因為微機保護各模擬量輸入回路都首先要經過一個防止頻率混疊的模擬低通濾波器，它能很好地吸收差模浪涌。就抗干擾而言，這種低通濾波器最好用無源的，因為包括運算放大器的有源濾波器容易在浪涌過電壓下損壞。為了減小作用在裝置對外引線端子和機殼之間的共模干擾，在硬件設計時應使微機保護各外接端子同微機弱電系統之間都沒有電的聯系。可以采用的方法有①交流輸入端子——電壓形成回路中用小變壓器隔離一次和二次，線圈間加屏蔽層;②開關量輸入端子——用光電隔離;③開關量輸出端子——用光電隔離和繼電器線圈與接點之間隔離;④直流電源端子——用逆變電源中的高頻變壓器隔離，線圈間加屏蔽層

    采用上述四種方法后，共模干擾應該不會侵入微機的弱電系統了，但實際上由于共模浪涌頻率高，前沿陡的特點，使它仍可以順利通過電路的各種分布電容而竄入弱電系統而浪涌的幅度可能很大，微弱的耦合也可能足以造成微機工作出錯。因此除了以上四種隔離措施之外，在保護裝置的結構布局方面必須十分謹慎。例如應當將弱電系統的插件遠離同外接端子有直接聯系的各種插件。(電壓形成回路，開關量輸入和輸出回路等)，并且裝置后底板的配線也應當使強電和弱電嚴格分開。這樣安排后，外接端子所引入的共模干擾浪涌基本上不會通過分布電容影響微機弱電系統的工作。除此之外還有一條不可避免的耦合的途徑即微機保護的弱電電源線。因為弱電電源線和干擾源之間總有一定的耦合，而它又直接連到微機的各個部分，所以它是一個傳遞干擾的主要途徑。由于弱電電源線(一般是5V)及其零線之間都接有一定容量的電容器，同時每個插件入口和每個芯片的電源線“+”、“-”之間通常也都接有電容器，所以電源線“+”、“-”之間對高頻浪涌干擾可以認為是短路的，通過電源線傳遞的不是作用在兩個電源線“+”、“-”之間的干擾，而是作用在電源線和機殼之間的共模干擾。對此干擾也應加以注意。

發布時間:2011-9-5 訪問次數:3388