关于我县三渡水变电站WJBX4型微机保护系统改造的实践

电力18讯：    
作者：广东省梅州市五华县供电局 曾建军


一、 三渡水变电站技改概况
我县三渡水35KV变电站设备于一九九五年投入运行。采用WJBX4型四合一集控台，主变容量2150kVA、35kV线路二回和10kV六回。下属连接二十多座中小型水电站，是企业能源的枢纽中心。在多年来运行维护管理过程中与常规对比，操作简单，维护方便。近年来由于雷电波入侵，经常烧坏微机保护电源(±12、±5)，保护集成块(如：CD4073、CD4071、MC1416、TLL113)，以及CGA显示器老化、图像不清楚(现己完全淘汰)，特别是二００三年四月份遭受雷击过电压，造成主机板程序芯片损坏，由于该型号设备生产厂因技术革新，已完全淘汰了该型产品，故无法提供相应的程序芯片备份，造成了微机系统完全瘫痪，致使变电站的分合闸操作、事故报警等基本功能无法工作。如一旦发生事故将无法核实事故的基本性质。为保证设备的安全运行，从而必须对该站进行改造。

二、技改的方案及改造的基本要求

1、技改的方案分析

由于WJBX4型台己在我局运行了八年之久，其保护采用CMOS集成电路，生产厂家提供原有详细的原理图、安装图及维护规程，我局技术人员己基本上能迅速排除设备故障，且维护成本较低。从目前的市场看，虽然绝大部分采用分散分布式保护，但因其技术难度增加，维护工作只能依靠生产厂进行，并且相应的备品备件完全依赖于生产厂提供，无疑增加了设备维护周期及生产成本。综合分析分布式保护与CMOS保护的优、缺点及结合我局目前的技术水平和资金情况，我们决定保留原WJBX4型的CMOS保护部分，这样一旦保护出现设备故障我局技术人员能尽快处理故障，且维护本成本仅需购买集成电路块，同时不会影响正常生产、生活的供用电，保证了各发电单位的正常上网。为此决定只对微机部分进行改造升级。

2、改造的技术要求

在改造中考虑到三渡水变电站的特殊情况，要求停电时间最短，不影响各发电厂的上网。在对Z80微机系统的分析，决定保留微机箱的对外接口不变，重新设计主机板卡，这样可对WJBX4型接线不做任何改动，只要将已调试好的微机对外接线插座插上后即可正常运行。

3、微机的改造

本次改造的目的为拼弃Z80CPU及CGA显示器，我们采用了前后台的运行摸式，以WJBX4微机箱为前台系统＜以下将微机箱简称监控机＞，将运行所采集的数据通过RS232通迅方式送入由品牌PC机构成的后台监视系统，相应的处理结果由后台系统反馈到WJBX4系统中，如音响警、分合闸等操作。

除保留了原微机的输入输出板外，不再保留原有主板及CRT显示板，利用原系统的Z80总线重新设计一块主板，除不带显示功能外，应可完全取代原有的Z80主板，同时新增通迅接口，将相关的数据通过通迅方式送入后台系统，并由后台系统连入调度系统中。

4、新主板的设计考虑

在CPU选型中选用了高集成度的AT89C52，该芯片自带4KFLASH存储器，256字节RAM，同时考虑到处理数据较多，扩充了一片62556做为RAM。为简化电路设计，采用了可编程控制芯片CAL16V8作为译码芯片，利用高端地址访问62256芯片及仿真原Z80总线，从而控制原有的输入输出板。为防止死机，采用了MAX813L做为看门狗，正常情况下由CPU不断地向MAX813写入数据，一旦程序跑飞，MAX813即向CPU发出复位脉冲，重新引导程序运行。在与上位机通信中，采用了隔离5VDC/DC电源模块、6N136高速光藕等，用于隔离主板与上位机RS232的信号。RS232接口芯片采用单5V供电、自带电荷泵及±5V突波保护的MAX20E，同时在RXD、TXD出端加装了瞬态抑制TVS管，有效地防止上位机本系统之间信号的互窜、干扰及雷击现象。

5、后台系统

后台系统采用品牌PC机及WINDOWS系统，数据采集采用VC＋＋编程，图形显示采用INTOUCH组态软件。数据采集与组态软件之间通过WINDOWS的DDE交换数据。在采集部分信号定义采用组态方式，用户可自行更新，增减及自定相应的信号。通过密码授权，系统管理员可对信号采集及相应图形进行组态，随时根据运行状态修改主接线，设定CT、PT参数，更换线路名称等。

在后台系统的采集软件中，采用数据库管理，一旦某一信号点发生变化，即从数据库中获取变化量的内容、性质、故障类型、报警类别，然后转入相应的处理程序。这样用户通过设定管理，可自行改变相应的运行方式，以利于用户的管理和维护。

6、软件设计考虑

对输入量采用10ms中断采样周期，每一信号通过连续的三次采样，再经数字滤波后，将稳定的信号传入后台系统。在数据传输中，采用CDT循环发送方式，主动将数据打包，同时为防止数据在传输中的误码，对传输数据采用CRC―16算法，后台机如发现获取的数据经校验后出现误码，放弃相应帧的处理。在传输中，六个字节为一帧，这样一旦一帧出错，不影响其他字节的正常处理。

在前后台方式中，为保证实时数据采集，未采用查询方式，而是由监控机根据变化情况主动发送，不会对信号的处理产生