電力微機保護與綜合自動化系統的基本功能

陳祖斌

（貴州省黔西縣供電局，貴州 黔西 551500）

1 電力微機保護和綜合自動化系統分析

1.1 遙測和遙信以及遙控功能

1.1.1 遙測

1)通過電流量輸入采集模塊采集各出線回路的各相電流，單個模塊可采集16回路電流。每一個回路可以由電流量輸入模塊采集該回路的電流，并根據測量的實際電壓、功率因數等來計算該回路的實際用電量。

2)通過模擬量輸入模塊采集變壓器的溫度信號、濕度信號以及液位信號等模擬量信號 (各個模擬量信號需有4mA～20mA或0V～5V 輸出)。

1.1.2 遙信

利用開關量采集輸入模塊采集各出線回路開關分合閘狀態、開關故障報警信號、失壓報警信號、過壓報警信號以及框架式開關的位置，并對變壓器的風機狀態、高溫、超高溫信號等開關量實施監控，一個單獨模塊一般可采集16回路開關狀態。

1.1.3 遙控

通過繼電器控制輸出模塊分別對低壓各出線回路(帶有電動操作機構、失壓脫扣器的開關)實現開關的遠程分、合閘功能。

1.2 監控系統功能

1.2.1 顯示功能

系統可顯示變配電站實際開關柜體圖、一次系統圖，并在一次系統圖上顯示各開關的分、合狀態;顯示各配電回路的三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度、頻率以及功率因數等電量參數;顯示各開關的分、合狀態和事故報警類別等;顯示各回路電量參數的實時曲線圖;顯示變壓器的運行狀態以及高溫、超高溫報警及瓦斯保護;顯示其他工藝設備的運行狀態及故障情況。

1.2.2 報警功能

狀態報警。當變配電系統的開關出現過載跳閘、短路故障跳閘以及綜合繼電保護裝置內部故障時，計算機能夠通過多媒體音箱發出聲音報警并自動記錄時間、站號、回路名稱、事故類別。

超限報警。當變配電系統的各電量參數出現超過額定值時或其他工藝設備超限運行時，計算機能夠通過多媒體音箱發出聲音報警并自動記錄時間、站號、回路名稱。

三相不平衡報警。當變、配電系統的三相電流或三相電壓值出現不平衡時 (可自定義范圍)，計算機能夠通過多媒體音箱發出聲音報警并自動記錄時間、站號、回路名稱。

1.2.3 控制功能

在變配電站總值班室中央管理機處，可以通過鼠標器控制各種高、低壓開關(帶有電動操作機構或者帶有交流接觸器)的合閘和分閘;同時也可實現電氣閉鎖功能，以防止具有閉鎖回路的開關誤操作。另外，還有統計和打印功能以及歷史記錄、通訊功能、自檢功能。

2 變電所內的電磁干擾

2.1 電磁干擾的來源

目前，電力系統的電磁干擾源有外部干擾和內部干擾兩個方面。外部干擾包括高壓開關操作、雷電、短路故障、電暈放電、高電壓大電流的電纜和設備向周圍輻射電磁波、高頻載波、對講機等輻射干擾源，及附近電臺、通信等產生的電磁干擾、靜電放電等。內部干擾是由自動化系統的結構、元件布置和生產工藝等決定的。主要有雜散電感、電容引起的不同信號感應，長線傳輸造成的波反射、寄生振蕩和尖峰信號引起的干擾等。

2.2 變電所抗電磁干擾的措施

干擾對變電所綜合自動化系統在線運行的影響很大，若不采取有效的措施，將產生嚴重的后果。消除或抑制電磁干擾的措施有:

2.2.1 隔離和屏蔽變電所的微機監控系統、微機保護裝置以及其他自動化裝置所采集的模擬量，大多數來自一次系統的電壓互感器和電流互感器，它們均處于強電回路中，不能直接輸入到綜合自動化系統，必須經過設置在自動化系統各種交流回路中的隔離變壓器。這些隔離變壓器一次、二次中間必須有隔離層和屏蔽層，而且屏蔽層必須安全接地，這樣可起電場屏蔽作用，防止高頻信號通過分布電容進入自動化系統的相應部件。

變電所綜合自動化系統開關量的輸入、輸出，主要是對斷路器、隔離開關的輔助觸點等的控制。這些斷路器和隔離開關都處于強電回路中，如果與自動化系統直接相連，必然會引起強的電磁干擾。因此要采用光耦合隔離或繼電器隔離措施，這樣會取得比較好的效果。開關量輸入回路前及信號變換部分應考慮采用濾波，開關量輸入信號送給CPU之前，必須進行隔離處理，可采用光電隔離，而且兩級光電隔離的效果會比較好。在開關量輸入板的出口處和CPU板的入口處各設置一級光電隔離。開關量輸出回路也應該在前端采取隔離措施，可通過光耦合或繼電器進行隔離，而且兩級隔離的效果比較好。在CPU板的出口處和開關量輸出板的入口處各設一級隔離。開關量輸出回路一般都用于控制現場的設備，要求實時性強，所以一般不能加濾波器。

2.2.2 接地

在變電所中，一次系統接地是以防雷和保證安全(系統中性點接地)為目的的，但它對二次回路的電磁兼容有重要的影響。如果接地合適，可以減少所內的高頻瞬變電壓幅值，特別是減少電網中各點的瞬變電位差，減少了電網中的瞬變電位升高。這對二次設備的電磁兼容很有好處。電磁干擾可能進入綜合自動化系統弱電部分的主要途徑是通過微機電源。因為電源與干擾源的聯系比較緊密，同時電源線直接連接至系統各部分，因此來自電源的干擾很容易引起死機，所以對微機電源的地線處理是很重要的。微機電源地線與機殼的連接方法有一點連接、多點連接和不連接。實踐中，多采用微機電源地線和機殼不連接的方法，它的優點是:由于干擾造成的流過電源的浪涌電流可大大減少，從而增加了抗共模干擾的能力，可明顯地提高系統的安全性和可靠性。

2.2.3 微機電源的抗干擾

微機電源回路是電磁干擾最容易進入的通道，所以電源回路必須采用比其他回路更多的抗電磁干擾措施。對于微機電源的抗干擾，在實踐中采取如下措施都是很有效的:一是在電源的輸入側安裝電源濾波器，可以濾去交流電源輸入的高頻干擾和高次諧波。二是在電源的輸入側安裝隔離變壓器，由隔離變壓器的輸出端直接向微機供電;三是通過UPS電源向微機系統供電，可有效地抑制電網低頻正常狀態下的干擾。

3 結論

近年來，變電所綜合自動化技術得到了迅速的發展，并廣泛應用于石油、石化、電力、煤炭、鋼鐵、航空等行業。但是，變電所綜合自動化系統內部各個子系統都為低電平的弱電系統，它們所工作的環境是電磁干擾極其嚴重的強電場所，很容易受到電磁的干擾而不能正常工作，給電力系統的安全經濟運行帶來非常嚴重的后果。所以，應注意提高變電所的抗電磁干擾能力。

綜上所述了變電所的微機保護和綜合自動化系統的基本功能，針對變電所綜合自動化系統很容易受到電磁干擾而不能正常工作的狀況，并提出了變電所抗電磁干擾應采取的措施。

[1]陳遠春，電力系統自動化控制技術標準規范與操作管理.

[2]縣級電網調度自動化功能規范DL/T635-1997.

[3]劉健，配電自動化系統[M].