微机保护和监控系统的抗干扰

电力18讯：    
陈树怀 广东省汕头市澄海区供电局

摘要：该文针对变电站的微机保护和监控系统的干扰，重点介绍了目前常采用的抗干扰和提高其可靠性的措施。

关键词：微机保护；监控系统；抗干扰

中图分类号：TM216　　　文献标志码:A　　　　文章编号:1003-0867(2006)01-0022-02

安装于变电站现场的微机保护和监控系统，必须长期不间断地无故障运行。其可靠性主要面临两个问题：一是各种干扰引起的功能差错；二是元器件损坏，若有一个元器件损坏，有可能造成保护误动或者拒动，信息不能正确及时传送。对保护和监控系统装置，工作环境的干扰情况比较严重，因此提高保护和监控装置可靠性的重点应是在抗干扰上。

微机保护和监控装置既有数字部件又有模拟部件，干扰对模拟电路和数字部件所造成的后果是不同的。模拟电路在干扰作用下往往使开关电路误翻转，在没有完善闭锁措施时将会导致误动作。数字电路受干扰作用往往造成数据或地址传送错误，从而导致装置运行故障或功能障碍。由此可见，干扰造成数据传送错误，重则造成保护拒动或误动，都会严重危及电力系统的安全可靠供电。

由于继电保护和监控装置在强电磁场环境下连续工作，所以必须采用故障自动检测以及容错设计技术。故障自检在于将装置故障及时告知值班人员，并自动采取隔离闭锁措施。容错设计是利用容错技术，使局部故障不降低整套装置的性能，不中断保护和监控装置的正常运行。

干扰就是除有用信号外，还有可能对装置的正常工作造成不利影响的内外电磁信号，干扰可分为外部干扰和内部干扰。外部干扰源只能通过合理的措施将它“拒之门外”，内部干扰源可以在设计和调试中使之尽量减少。

1 外部抗干扰措施

电源的抗干扰措施。开关电源具有效率高等优点，在电子设备中被广泛采用。有些开关电源虽然采用了静电屏蔽来抑制共模干扰，但由于开关电源内部元件布置得比较紧密，电源和输出线路导线之间距离较近，接地线又较长，因此防外来干扰的能力较差，高频时尤为明显。通常在电源入口处增设电源滤波器来防止电源干扰的侵入。滤波器的接地点应以最短距离可靠接地。所有电源线必须经过滤波器才能进入设备内部，即在机箱电源线入口处安装滤波器。

微机保护和监控装置要求有相互独立的多个电源供电。每块插件板上最好能采用独立功能块电源，以进一步控制相互干扰。

隔离措施。防止干扰危及保护装置的隔离对策，主要包括以下几个方面：交流电压、电流、功率等交流信号可经变送器转换为直流量送入微机，以防止交流信号的干扰。交流量均经小型中间电压互感器和电流互感器隔离，使交流“地”与直流“地”隔离，增加系统的抗干扰能力。所有模拟量都经光电隔离单元隔离后再送入主机，从而使微机内外系统的电源接地线在电气上完全隔离，提高系统的抗干扰能力。

变电站运行中所有开关量的输入和输出（包括跳闸出口、需监视的信号等）触点和数字量输出（如打印机接口）等，都应采用光电隔离。

屏蔽。机壳用铁质材料做成，以实现对电场和磁场的屏蔽，必要时应采用双层屏蔽措施，在电场很强的场合，还可以考虑在铁壳内加装铜网衬里。

通道干扰处理。为控制通道之间的干扰，减少来自电流互感器二次回路中产生的磁场耦合干扰和来自电压互感器二次线上的电场干扰，在变送器屏安装时绝对不允许把它们与变送器输出的弱电信号线捆绑在一起，两者必须单独走线，而且尽量远离，避免平行。每个变送器插件输出的直流电压信号都有一根线与微机电源的共同接地，为避免信号地线形成回路造成磁场干扰，必须采用一点接地方式。

合理分配和布置插件。接地、屏蔽和隔离措施并不能完全阻断干扰信号的窜入，为防止剩余浪涌引起的恶果，可以合理地将保护和控制电路分成若干个插件，将最怕干扰的部分集中在一个和几个插件上，放置在内层屏蔽箱内，并使之尽量远离干扰源和与干扰源有联系的部分。

2 内部抗干扰措施

由于现场环境复杂，外部抗干扰措施并不能保证万无一失，还应采取针对性措施，防止窜入微机保护和控制装置的内部干扰信号。

对输入采样值抗干扰纠错。由于干扰，采样输入数据有可能发生错误，为确保保护和监控的正确运行，必须找出错误的数据，并加以剔除，然后用随后输入的正确数据供保护和监控程序用。可以对每一个信号设两个通道，只有在两个通道读数一致时才可取用，否则应取用以后的数据，这样可以确保装置躲过干扰。

软件运算过程中的核对。干扰有可能造成软件运算出错，为了避免这种情况，可以对运算结果进行复算核对，比较计算结果是否一致。

程序出轨的自恢复。对于越过外部防线入侵到微机系统内部的干扰，可能导致程序运行出轨。可以采用看门狗WATCH DOG技术，看门狗有软件抗干扰和硬件抗干扰之分。

软件抗干扰实质上是一个由CPU复位的计数器，只要应用程序正常<