曹 艷

（榆林供電局調(diào)度通信中心，陜西 榆林 719000）

遙信是電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的一項(xiàng)基本功能，遙信信息量約占自動化系統(tǒng)信息采集量的 70%以上[1]。遙信信息主要由變電站設(shè)備的模擬量和開關(guān)量的所有現(xiàn)場信息，直接反應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)以及變電站等相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息。遙信信號的誤報(bào)如檢修試?yán)祥_關(guān)，繼電器的動作的抖動等不進(jìn)會覆蓋有用的信息，干擾整個調(diào)度自動化系統(tǒng)的正常運(yùn)行,還嚴(yán)重影響事故報(bào)警和對電網(wǎng)故障的判斷及對電網(wǎng)事故的正確處理。因此對于減少遙信信息的誤報(bào)、漏報(bào)，加強(qiáng)遙信信息傳輸?shù)目煽啃詫τ陔娋W(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和故障分析具有重要意義[2-3]。

本文首先介紹了遙信信號誤報(bào)的類型，并對幾種主要的遙信誤報(bào)的原因做了主要分析，接受了觸點(diǎn)抖動和接觸不良、強(qiáng)電磁干擾和傳輸通道造成遙信誤報(bào)的原理。在此基礎(chǔ)上，提出了防止和減少遙信誤報(bào)的應(yīng)對措施。

1 遙信信號誤報(bào)原因分析

遙信信號由狀態(tài)量和數(shù)字量組成[4]。狀態(tài)量信號主要包括隔離開關(guān)的狀態(tài)，繼電保護(hù)動作信號、運(yùn)行告帶信號、主變分接頭的位置和斷路器等；數(shù)字量信號主要包括變電站內(nèi)由計(jì)算機(jī)構(gòu)成的有關(guān)保護(hù)或自動裝置的信息。

由于遙信量大多來源與開關(guān)的輔助節(jié)點(diǎn)，同時加上在遙信量的采集過程的開關(guān)等元件造成的信號抖動和傳輸過程的電磁干擾和傳輸通道問題等影響，遙信信息的誤報(bào)現(xiàn)象時有發(fā)生。表1給出了某地區(qū)的遙信誤發(fā)事故原因的統(tǒng)計(jì)表。

表1 遙信誤發(fā)事故原因統(tǒng)計(jì)表

由表1所示的遙信誤發(fā)事故原因統(tǒng)計(jì)表可知，引起遙信事故的原因是多方面的，主要有觸點(diǎn)抖動、觸點(diǎn)接觸不良，強(qiáng)電磁干擾以及其他等原因，其中最主要是因?yàn)槌鳇c(diǎn)抖動和強(qiáng)電磁干擾。

1.1 觸點(diǎn)抖動

開關(guān)位置的遙信信號一般都是來自其輔助節(jié)點(diǎn)，由于開關(guān)長時間的動作引起輔助節(jié)點(diǎn)的物理動作部分出現(xiàn)裂痕和間隙，同時由于開關(guān)的開斷與閉合的過程中的震動，引起輔助節(jié)點(diǎn)不對位或者物理接觸不緊密，加上開關(guān)元件沒有采用防抖動措施，開關(guān)元件動作是輔助接點(diǎn)的遙信信號誤動或者據(jù)動；其二，由于觸點(diǎn)受運(yùn)行環(huán)境的原因，輔助節(jié)點(diǎn)變化氧化或者污垢等原因引起輔助節(jié)點(diǎn)的接觸過程中時斷時續(xù)，引起遙信信息量在短時間內(nèi)不停的抖動；此外，由于信號繼電器的直流電源出現(xiàn)波動，引起信號繼電器二次回路的遙信信號發(fā)生誤動或者抖動[5-6]。

圖 1給出了觸點(diǎn)抖動引起遙信信號誤報(bào)的原理。當(dāng)輔助觸點(diǎn)聯(lián)系動作時，觸點(diǎn)之間的采集遙信會存在一個抖動的暫態(tài)過程，通過光隔離之后的波形就會才生一個反映觸點(diǎn)抖動的的暫態(tài)過程的波形，采集元件就會將抖動的采集信號傳輸?shù)秸{(diào)度自動化系統(tǒng)，造成遙信信號的不停的抖動，引起遙信的誤報(bào)，如圖1所示。

圖1 觸點(diǎn)抖動引起的遙信誤報(bào)原理圖

1.2 強(qiáng)電磁干擾

遙信信號的采集回路的工作電壓一般是直流24V，電壓不夠，采集到的遙信信號屬于弱點(diǎn)信號。而采集回路處于變電站內(nèi)部的高電壓環(huán)境中，由麥克斯韋理論可知，變化的交流電場產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場有產(chǎn)生電場，其變電站周圍有很強(qiáng)的電磁波干擾，其對弱點(diǎn)信號影響較大，因此造成了遙信信號的誤報(bào)[7-8]。

圖 2給出了電磁干擾引起遙信信號誤報(bào)的原理。由于遙信采集回路的終端設(shè)備使用直流24V電源作為工作電源，當(dāng)繼電器處于斷開時，光耦的輸入端懸空，由于變電站的強(qiáng)電磁波的干擾，才生電壓超過24V的電壓使光耦導(dǎo)通造成遙信誤報(bào)，強(qiáng)磁場干擾引起的遙信信號誤報(bào)的過程如圖2所示。

圖2 強(qiáng)電磁廠干擾引起遙信誤報(bào)原理圖

此外變電站現(xiàn)場斷路器、隔離開關(guān)的輔助觸點(diǎn)處于惡劣的電磁干擾環(huán)境中, 這些輔助觸點(diǎn)通過長引線連接到開關(guān)量輸入電路, 必然會帶來干擾信息,從而使斷路器或隔離開關(guān)的輔助觸點(diǎn)產(chǎn)生抖動, 造成分/合閘位置判別的錯誤。

1.3 傳輸通道的影響[9]

遙信號需要經(jīng)過溝道鋪設(shè)的電纜線路傳輸，因此容易造成外部環(huán)境通道的干擾。此外，變電站的信息和數(shù)據(jù)是按照對應(yīng)遠(yuǎn)動規(guī)約編成16進(jìn)制碼源，經(jīng)過數(shù)據(jù)打包，經(jīng)過遠(yuǎn)動通道，傳到調(diào)度主站，解碼后變成調(diào)度自動化系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)和信息。如果通信通道的誤碼率很高而使遙信變位，進(jìn)而造成信號無法傳輸?shù)秸{(diào)度主站，引起遙信誤報(bào)，所以通道的好壞對調(diào)度自動化系統(tǒng)具有重要作用。

2 遙信信號誤報(bào)解決措施

2.1 雙觸點(diǎn)采集

為了解決遙信誤報(bào)的發(fā)生幾率，可以通過兩個遙信幸好來綜合判別，及采用雙觸點(diǎn)采集的方式。從開關(guān)的輔助裝置上取兩對常開或者常閉接點(diǎn)，或一對常開和一對常閉接點(diǎn)，這兩個遙信信號通過采集裝置采集，直接傳送到主站系統(tǒng)，由調(diào)度自動化系統(tǒng)對兩對遙信信號邏輯處理后產(chǎn)生最終的遙信信號。

產(chǎn)生雙觸點(diǎn)的方式雖然能有效的減少遙信誤發(fā)和遙信抖動的概率，但是由于遙信信號采集量增加了一倍，但是增加了現(xiàn)場工作量和調(diào)度系統(tǒng)自動化的處理工作量，因此建立在一些主要或者關(guān)鍵的觸點(diǎn)位置采用雙觸點(diǎn)的方式。雙觸點(diǎn)的邏輯處理如下所示[10]。

1） 將遙信信號采集裝置同時接入一對繼電器常開、常閉觸點(diǎn)，在RTU端外加數(shù)字邏輯芯片電路進(jìn)行一定的“與”、“非”運(yùn)算，處理后的信號最為RTU的輸入信號，如圖3所示。

圖3 軟件與非邏輯電路圖

2）將兩個常開觸點(diǎn)串聯(lián)，經(jīng)遙信采集裝置將兩個觸點(diǎn)的信號采集之后，由邏輯數(shù)字芯片實(shí)現(xiàn)了“與”運(yùn)算功能，輸出信號作為RTU的輸入信號，如圖4所示。

圖4 軟件與邏輯電路圖

3）將兩個常閉觸點(diǎn)并聯(lián)后, 經(jīng)遙信采集裝置將兩個觸點(diǎn)的信號采集之后，由邏輯數(shù)字芯片 “或非”計(jì)算，輸出信號作為RTU的輸入信號，如圖5 所示。

圖5 軟件或非邏輯電路圖

采用雙觸點(diǎn)采集保證了只有兩個觸點(diǎn)同時動作，才能發(fā)出遙信信號。而且，對二次回路的改動較小，具有較好的可操作性。

2.2 軟件去抖法

軟件去抖法主要采用電容的充放電過程中，電容兩端的電壓的變化是一個指數(shù)函數(shù)，電壓不會突變的原理，在主站端用軟件延時方法過濾掉絕大部分誤報(bào)信息來消除軟件的抖動。圖6給出了一階電路的電容充放電電路圖。其中Us是恒壓源。Rs是恒壓源內(nèi)阻，R是放電回路電阻，C是電容。

圖6 電容充放電電路圖

如果切換開關(guān)在“1”的位置，則圖6所示的電路為充電狀態(tài)，及恒壓源Us對電容進(jìn)行充電，則在t≥0時刻，電容C兩端的電壓為

如果切換開關(guān)在“0”的位置，則圖6所示的電路為放電狀態(tài)，及電容C和電阻R組成的多回路進(jìn)行放電，則在t≥0時刻，電容C兩端的電壓為

由式（1）、式（2）可知，電容兩端的充放電電壓與時間T是一個一階指數(shù)關(guān)系，充放電時間的快慢取決為時間常數(shù)1/RsC和1/RC。因此，借助這個原理，在調(diào)度自動化系統(tǒng)中增加一個反映電容兩端電壓隨時間變化過程的軟件模塊，遙信狀態(tài)的分與合對應(yīng)如圖6所示電路的充電與放電狀態(tài)。

下面以一個簡單的算例來說明軟件去抖法實(shí)現(xiàn)的具體過程。

首先定義遙信狀態(tài)“合”與“開”的兩個狀態(tài)，設(shè)合是電容兩端的電壓為 100，分時電容兩端的電壓為 0。當(dāng)遙信狀態(tài)為“分”的狀態(tài)時，對應(yīng)的電容的電壓應(yīng)該由初始值 100將為 0，當(dāng)遙信為“合” 狀態(tài)時，對應(yīng)的電容的電壓應(yīng)該由初始值0將為 100。在調(diào)度自動化系統(tǒng)中定義當(dāng)遙信狀態(tài)為“分”與“合”時電容兩端電壓滿足如下關(guān)系：

遙信狀態(tài)為“分”：電容兩端電壓由100進(jìn)入小于5，并且小于5的時間不短語T1。

遙信狀態(tài)為“合”：電容兩端電壓由0進(jìn)入大于95，并且大于95的時間不短語T2。

其中 T1和 T2相當(dāng)于時間常數(shù)中的 1/RsC和1/RC。

假設(shè)開關(guān)的某個遙信狀態(tài)由“合”到“分”，但是出現(xiàn)了一個抖動的過程，其抖動的過程為合-分-合-分-合-分的抖動過程，在每一個遙信狀態(tài)的過程持續(xù)時間分別為t1，t2，t3，t4和t5。

在第一個抖動狀態(tài)，遙信狀態(tài)由合—分，由于時間t1小于T1，故電容兩端的電壓U不會由100進(jìn)入小于5的狀態(tài)，設(shè)此時的電容電壓設(shè)為U1＞5，故遙信狀態(tài)仍然為合。

在第二個抖動狀態(tài)，遙信狀態(tài)分分—合，經(jīng)過時間t2，電容電壓U1大于95，但是這個電壓的變化過程既不符合分的狀態(tài)也不符合合的狀態(tài)，故遙信狀態(tài)仍然為初始狀態(tài)合。

同理對于第三個狀態(tài)和第四個狀態(tài)，電壓的變化過程既不符合分的狀態(tài)也不符合合的狀態(tài)，故遙信狀態(tài)仍然為初始狀態(tài)合。

在第五個抖動狀態(tài)，遙信狀態(tài)由合—分，由于抖動過程結(jié)束，時間t2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于T1，故電容兩端的電壓U由 100進(jìn)入小于5的狀態(tài)，故遙信狀態(tài)仍然為分。

經(jīng)過軟件模塊的處理之后，遙信狀態(tài)不會出現(xiàn)抖動，能較好地消除遙信的抖動。

2.3 工藝進(jìn)行隔離

針對強(qiáng)電磁干擾，加強(qiáng)工藝進(jìn)行有點(diǎn)的隔離，選用屏蔽線電纜材料和對絞芯線，利用對絞芯線的雙絞線感應(yīng)的干擾電壓接近又互相抵消的原理，降低感應(yīng)耦合的差模干擾。其次，進(jìn)行合理布線，強(qiáng)電信號和弱點(diǎn)信號分開布線，進(jìn)行必要的隔離以使信號電纜盡量避開電力電纜，盡量增大兩者之間的距離，減少信號傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)。同時改造二次信號回路，確保信號源的可靠傳輸，站內(nèi)級聯(lián)用的通信線路建議采用光纖網(wǎng)絡(luò)，提高抗干擾能力[11]。

3 結(jié)論

遙信是電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的一項(xiàng)基本功能，本文簡要的介紹了遙信誤報(bào)的種類，并對幾種主要的遙信誤報(bào)的原因進(jìn)行了細(xì)致地分析，在此基礎(chǔ)上，提出了遙信誤報(bào)的三種改進(jìn)措施，能有效的解決遙信誤報(bào)發(fā)生的概率。

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