換流站中帶自動校驗及報警功能的信號隔離器的研究

陳 聃，滕昭林，楊蒙賓

（1.貴陽市清鎮市工業園區建設辦公室，貴州 貴陽 550000；2.超高壓輸電公司曲靖局，云南 曲靖 655000）

0 引 言

現有換流站中的運行維護中存在多種非電氣模擬量的測量和信號輸出，其中油溫表、網側繞溫表、閥側繞溫表、本體油位表、分接開關油位表、SF6氣壓表、水位表等，每塊表均需要通過模擬量信號變送器轉為4～20 mA 信號傳至后臺信號系統。在換流站或換流站測控中，將同一個模擬量信號輸送至不同的地方或者是不同的控制系統。此時，變送器通過4～20 mA 信號隔離器將一路模擬信號轉變成兩路或多路，從而供不同的測控系統或裝置使用。

4～20 mA 信號隔離器使用過程中，當整個測量系統出現故障，即現場實際情況與后臺顯示相差很大時，很難確認故障位置。有可能是傳感器故障，有可能是測量系統回路硬件回路故障，還可能是測量回路軟件設置錯誤，從而在排查故障時無法明確故障的回路，對檢修和運行人員產生困難。

為解決以上問題，本文提出一種帶報警及校驗功能的4～20 mA 信號隔離器。運行人員或檢修人員在現場觀察此隔離器，可以看到輸入端和輸出端的信號情況。當輸入信號和輸出信號相差特別大時發出報警，從而吸引人員的注意，并準確定位。

1 多通道信號隔離器工作原理

換流站信號隔離器是將輸入的直流/交流電壓或電流、頻率、電阻等信號進行采集、運算、放大、干擾處理后進行隔離輸出電壓和電流信號，安全穩定地輸送給換流站二次儀表使用。在信號隔離時，通過半導體器件調制變換信號，通過磁感應或光感應進行隔離轉換，然后對磁感應或光感應信號進行解調變為原來的電信號，以達到輸入輸出信號彼此間的絕對獨立[1-2]。

本次研制的信號隔離器的相關參數如下：輸入信號 4～20 mA；輸出信號 4～20 mA；工作溫度為 -10～80 ℃；相對濕度：25%～85% RH；溫度漂移0.0075 FS/℃；相應時間＜5 ms；供電電源為直流20～32 V。信號隔離器的輸入輸出可選為一進一出、一進二出、一進多出以及兩進兩出等規格。其中，一種型號的輸入輸出信號見表1。

表1 輸入輸出參數

2 隔離器校驗及報警功能的研究

在傳統的4～20 mA 信號隔離器（如圖1 所示）的基礎上添加檢測報警模塊，檢測變送器輸出的信號和兩路輸出信號。當平衡度（（最大值-最小值）/輸入值）大于正常運行時的規定指標時，隔離器發出一路信號傳至單片機。單片機接收信號后發出高電平，繼電器模塊調至高電平觸發模式。繼電器模塊接收到高電平后，閉合動觸點使報警器發出警報，并在隔離器處亮紅燈，以方便換流站運維人員在平時巡檢時可以直觀判斷測量系統是否正常運行。同時，隔離器將各路信號傳送給單片機，單片機進行處理后輸出至顯示器，方便在線實時查看信號的實時值，以此監控實際運行情況。裝置結構如圖2 所示。

（1）電源模塊。該模塊有兩種供電模式，一種是外接電源直供，另一種是鋰電池供電。當外部電源斷電的時候，由鋰電池進行供電。

（2）單片機處理模塊，用于接收3 個信號監測模塊傳遞過來的信號信息，并作出處理與判斷。當三者電流信號相差大于設定值時，發出報警。

圖1 信號隔離器

（3）信號監測模塊采集輸入、兩路輸出4～20 mA信號，然后發送至單片機處理模塊。

（4）信號隔離模塊將輸入信號（4～20 mA）變成兩路與輸入信號一樣的信號（4～20 mA）。

（5）液晶顯示及報警模塊用于顯示輸入與輸出的信號。設置報警定值，當單片機處理信息是報警時，就發出報警信號。

（6）報警模塊用于后臺遠方報警。

本裝置突破了傳統的信號隔離器無法就地觀察、無法就地判斷故障的缺陷，可以就地顯示信號，方便查看信號狀態，判斷信號傳輸系統好壞，且報警參數可按規程自由設置，設置硬節點接口，便于后臺報警。

3 結 論

本裝置根據換流站信號傳輸系統運行維護為研究基礎，開發了帶自動校驗及報警功能的信號隔離裝置，實現了對換流站信號測量系統監控，減少了換流站測量系統信號傳輸誤報警概率，降低了運維工人排查信號傳輸系統的故障時間，提高了換流站信號監測系統故障的準確定位能力。

圖2 裝置結構圖