丁田隆，莫建國(guó)，鄭瑜

(寧波電業(yè)局，浙江 寧波 315010)

基于OPEN3000的遙信誤動(dòng)誤報(bào)分析處理系統(tǒng)

丁田隆，莫建國(guó)，鄭瑜

(寧波電業(yè)局，浙江 寧波 315010)

遙信誤動(dòng)、誤報(bào)是電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中常見(jiàn)的問(wèn)題，嚴(yán)重影響調(diào)度員對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)控及事故處理。深入分析了產(chǎn)生遙信誤動(dòng)、誤報(bào)的原因，利用軟件去抖原理，在OPEN3000系統(tǒng)中加入遙信誤報(bào)處理系統(tǒng)模塊。通過(guò)試運(yùn)行，去抖效果明顯、可靠。

OPEN3000;電力調(diào)度自動(dòng)化;遙信誤報(bào)

1 引言

遙信信號(hào)是電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的重要信號(hào)，其信息量約占調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)信息采集量的70%以上［1］。遙信信號(hào)直接反映電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)以及變電站相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行情況。隨著變電站無(wú)人值班工作的深入和推進(jìn)，遙信信號(hào)是否正確、可靠將直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。其誤報(bào)不僅會(huì)覆蓋其他有用的信號(hào)，對(duì)調(diào)控員正常監(jiān)控造成干擾，降低調(diào)控員的警惕性，還會(huì)影響事故判斷分析和電網(wǎng)事故的正確處理。因此，減少電網(wǎng)遙信的誤報(bào)、誤動(dòng)，增強(qiáng)遙信信息的可靠性對(duì)于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)事故分析處理有重大的意義［2，3］。

本文深入分析了產(chǎn)生遙信誤動(dòng)、誤報(bào)的原因，介紹了常用的幾種軟硬件改善遙信信號(hào)質(zhì)量的方式，對(duì)其優(yōu)劣性進(jìn)行分析。此外，詳細(xì)闡述了軟件去抖原理，并在OPEN3000系統(tǒng)基礎(chǔ)上，利用軟件去抖原理，提出了遙信誤報(bào)處理系統(tǒng)。

2 遙信信號(hào)誤報(bào)原因分析

遙信信號(hào)狀態(tài)采集的數(shù)據(jù)主要包括:斷路器狀態(tài)、隔離開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)、位置信號(hào)、手車位置信號(hào)、接地閘刀位置信號(hào)、同期檢測(cè)狀態(tài)、鎖定狀態(tài)、各類自動(dòng)裝置運(yùn)行告警信號(hào)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、主變分接頭位置信號(hào)等。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)規(guī)定:這些遙信量都是二元狀態(tài)量，”1”表示閉合，”0”表示斷開(kāi)。

這些遙信信號(hào)絕大多數(shù)是通過(guò)開(kāi)關(guān)、刀閘的輔助觸點(diǎn)和信號(hào)繼電器的觸點(diǎn)來(lái)獲取，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)動(dòng)終端(RTU)傳輸至調(diào)度主站端OPEN3000系統(tǒng)。而遙信信號(hào)誤發(fā)原因主要有:觸點(diǎn)抖動(dòng)或者接觸不良、傳輸通道問(wèn)題、強(qiáng)電磁干擾及其他原因［4，5］。

2.1 觸點(diǎn)抖動(dòng)

開(kāi)關(guān)、刀閘位置的遙信信號(hào)通常來(lái)自于輔助接點(diǎn)的通斷。由于開(kāi)關(guān)、刀閘長(zhǎng)時(shí)間的操作將會(huì)引起輔助接點(diǎn)動(dòng)作部分出現(xiàn)裂痕和間隙。在操作過(guò)程中的震動(dòng)，會(huì)引起開(kāi)關(guān)、刀閘輔助接點(diǎn)物理接觸不緊和不對(duì)位，進(jìn)而導(dǎo)致遙信信號(hào)誤動(dòng)或者拒動(dòng)。此外，由于氧化或污垢等原因引起在閉合過(guò)程中的時(shí)斷時(shí)續(xù)，進(jìn)而造成遙信信號(hào)的抖動(dòng)。

信號(hào)繼電器的直流電源出現(xiàn)波動(dòng)或者遙信采集回路中的遙信電源不穩(wěn)定，也會(huì)引起觸點(diǎn)抖動(dòng)，造成遙信的誤報(bào)［6，7］。

2.2 傳輸通道問(wèn)題

遙信信號(hào)被采集并通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)傳輸通道到達(dá)主站端，經(jīng)過(guò)解碼后變成相應(yīng)的信號(hào)顯示在OPEN3000上。其中，遠(yuǎn)動(dòng)傳輸通道的質(zhì)量好壞，直接影響遙信誤動(dòng)。尤其是在一些天氣較為惡劣的季節(jié)，故障頻發(fā)，遙信量大，有些信號(hào)可能因?yàn)闊o(wú)法及時(shí)顯示而被濾掉。還有就是通道誤碼率較高，使得前置機(jī)收到的報(bào)文發(fā)生變化［8］。

2.3 強(qiáng)電磁干擾

遙信信號(hào)的輔助接點(diǎn)回路工作電壓一般為直流24V，屬于弱電信號(hào)。而該回路處于變電站的高壓環(huán)境中，根據(jù)麥克斯韋定理可知，交變電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生電場(chǎng)，對(duì)弱電信號(hào)會(huì)有較大影響，造成遙信誤報(bào)［9］。

表1給出了寧波地區(qū)遙信誤發(fā)原因的統(tǒng)計(jì)表。

表1 遙信誤發(fā)原因統(tǒng)計(jì)表

由上表統(tǒng)計(jì)可發(fā)現(xiàn)，引起遙信誤發(fā)的原因是多方面的，但接點(diǎn)抖動(dòng)和接觸不良是最主要原因。

3 遙信誤報(bào)常用解決措施

3.1 雙觸點(diǎn)采集

為了減少遙信誤報(bào)的幾率，可以通過(guò)同一個(gè)對(duì)象的遙信信號(hào)來(lái)判別?？梢詮奶l回路和合閘回路各取一個(gè)常開(kāi)接點(diǎn)(HWJ)和常閉接點(diǎn)(TWJ)，或者取開(kāi)關(guān)、閘刀的輔助裝置上的一對(duì)常開(kāi)、常閉接點(diǎn)。兩個(gè)接點(diǎn)通過(guò)數(shù)字邏輯芯片電路進(jìn)行一定的“與”、“非”運(yùn)算，處理后的結(jié)果輸入至RTU中。其邏輯原理圖如下［10］:

雙觸點(diǎn)采集方式能有效減少遙信誤發(fā)和抖動(dòng)的概率，但其采集量增加一倍，將會(huì)加重調(diào)度系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)處理和現(xiàn)場(chǎng)處理的工作量，同時(shí)也會(huì)加重后期維護(hù)的負(fù)擔(dān)，因此一般只在主要或關(guān)鍵的接點(diǎn)位置采用，并不適合普遍推廣。

圖1 雙觸點(diǎn)與非邏輯電路圖

3.2 隔離

遙信狀態(tài)量信號(hào)來(lái)自輔助接點(diǎn)，而這些輔助接點(diǎn)多為空接點(diǎn)，且與遠(yuǎn)動(dòng)裝置距離較遠(yuǎn)。由于站內(nèi)干擾的影響，遙信信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸就會(huì)出現(xiàn)誤碼。為提高遙信傳輸距離，遙信回路通常施加24V、48V、220V直流電壓，但仍不能很好的解決誤碼問(wèn)題。所以還需對(duì)信號(hào)采取隔離措施，常用的隔離手段有 :光電耦合隔離，繼電器隔離，工藝隔離。目前，大部分廠站均有較好的隔離。

3.3 接地

絕大部分電磁干擾問(wèn)題均產(chǎn)生于布線和接地不當(dāng)，合理的布局和規(guī)范的接地能大大提高抗擾度，同時(shí)能減少干擾發(fā)射，因此，要有效的解決電磁干擾問(wèn)題，必須保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備按工程技術(shù)手冊(cè)中的要求規(guī)范接地。

3.4 提高遙信采集回路電壓

為提高遙信采集回路的抗干擾能力，將遙信采集回路的輔助電源由早期 RTU常用的24 V提高到220V，電源直接取自所內(nèi)直流屏。由于變電站二次回路中電磁場(chǎng)的干擾電平一般都在180V以下，通過(guò)提高遙信取樣回路電壓，可有效地抗拒各種干擾，提高遙信信號(hào)的準(zhǔn)確性。

4 基于OPEN3000的遙信誤報(bào)處理系統(tǒng)

4.1 OPEN3000介紹

OPEN-3000系統(tǒng)是采用當(dāng)前最新計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)，與各級(jí)各類調(diào)度，特別是網(wǎng)、省調(diào)以及地調(diào)密切配合開(kāi)發(fā)研制的新一代EMS系統(tǒng)。

OPEN-3000系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循IEC 61970等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一支持調(diào)度中心的各種應(yīng)用，可以在支撐平臺(tái)之上構(gòu)架各種應(yīng)用從而構(gòu)成不同的應(yīng)用系統(tǒng)。如在平臺(tái)上構(gòu)架SCADA、AGC、PAS、DTS等應(yīng)用組成一個(gè)網(wǎng)省級(jí)的EMS系統(tǒng)等。

4.2 基于OPEN3000的遙信誤報(bào)處理原理

4.2.1 遙信誤報(bào)系統(tǒng)硬件框架

遙信誤報(bào)系統(tǒng)是基于OPEN3000系統(tǒng)的SCADA應(yīng)用服務(wù)上新建一個(gè)子模塊，其硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 遙信誤報(bào)處理系統(tǒng)硬件圖

其主要功能有:

(1)顯示功能:能在OPEN 3000的告警窗口顯示真實(shí)開(kāi)關(guān)變位信息。

(2)語(yǔ)音提示功能:當(dāng)有開(kāi)關(guān)變位信息時(shí)，能及時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音提示。

(3)打印機(jī)功能:設(shè)置與打印機(jī)的連接接口，方便隨時(shí)打印相關(guān)結(jié)果。

(4)查詢功能:將相關(guān)變位信息按照時(shí)間順序儲(chǔ)存，便于調(diào)度員查詢。

4.2.2 遙信誤報(bào)軟件去抖原理

軟件去抖法主要是仿真電容充、放電電壓隨時(shí)間變化的過(guò)程是一個(gè)指數(shù)函數(shù)，電壓不會(huì)突變的原理［4，5］。圖3給出了一介電路電容充放電的電路圖。其中U1是電壓源;R1是電壓源內(nèi)阻;Rf是放電回路電阻，C是放電回路電容。

圖3 一介電容充放電原理圖

若開(kāi)關(guān)K切換到“1”，表示該電路為充電狀態(tài)，即電壓源U1對(duì)電容C進(jìn)行充電。此時(shí)，電容兩端電壓為:

若開(kāi)關(guān)K切換到“0”，則表示該電路為放電狀態(tài)，

由式(1)、式(2)可得:電容兩端電壓與時(shí)間T呈一介指數(shù)關(guān)系，充放電的快慢取決于1/R1C、1/RfC。

而在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中，遙信的“分”與“合”就相當(dāng)于圖1中的放電電路和充電電路。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:

對(duì)于遙信狀態(tài)中的“合”與“分”，對(duì)應(yīng)于圖1中的電路，其電容器兩端電壓分別為U和0。當(dāng)遙信狀態(tài)變?yōu)椤胺帧睍r(shí)，電容電壓將從初始值U變?yōu)?;而遙信狀態(tài)變?yōu)椤昂稀睍r(shí)，電容電壓將從0變?yōu)閁。

遙信信號(hào)為“分”:電容兩端電壓從U下降到0.05U，且這個(gè)過(guò)程的時(shí)間不小于T1。其中

遙信信號(hào)為“合”:電容兩端電壓從0上升到0.95U，且這個(gè)過(guò)程的時(shí)間不小于T2。其中

假設(shè)開(kāi)關(guān)的遙信狀態(tài)從“分”到“合”，其在變化過(guò)程中出現(xiàn)抖動(dòng)，其抖動(dòng)過(guò)程為“分－合－分－合”，每個(gè)遙信狀態(tài)變化過(guò)程持續(xù)的時(shí)間分別為t1，t2，t3。

在第一個(gè)抖動(dòng)過(guò)程中，即“分－合”，由于t1小于T2，所以電容兩端電壓不會(huì)上升到0.95U，所以此時(shí)的狀態(tài)還是“分”。

在第二個(gè)抖動(dòng)過(guò)程中，即“合－分”，此時(shí)，由于t2小于T1，不符合分變化，所以遙信狀態(tài)依然是“分”。

第三個(gè)抖動(dòng)，遙信狀態(tài)由“分－合”，由于抖動(dòng)結(jié)束，t3遠(yuǎn)大于T2，且電容電壓也大于0.95U，故遙信信號(hào)最后的狀態(tài)為“合”。

經(jīng)過(guò)該模塊的處理，遙信抖動(dòng)現(xiàn)象將會(huì)大幅度減少，起到有效的作用。

4.2.3 遙信誤報(bào)處理流程

遙信誤報(bào)處理系統(tǒng)處理流程如圖4所示。

圖4 遙信誤報(bào)處理系統(tǒng)流程圖

(1)中斷處理方式接收開(kāi)關(guān)變位信號(hào)，能確保操作時(shí)正確接收開(kāi)關(guān)動(dòng)作信息，保證多個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)動(dòng)作時(shí)不丟失。

(2)緩存區(qū)可以儲(chǔ)存同時(shí)發(fā)生的多個(gè)事件，保證開(kāi)關(guān)變化信號(hào)得到及時(shí)正確處理。

(3)當(dāng)有開(kāi)關(guān)變位信號(hào)時(shí)，若為合變化，則先判斷是否伴有重合閘信號(hào)，若有，則做重合閘動(dòng)作處理。若沒(méi)有，則按開(kāi)關(guān)變位信號(hào)誤報(bào)系統(tǒng)處理方式處理。若為“分”信號(hào)，則直接按遙信誤報(bào)系統(tǒng)處理。

(4)支持打印和信息查詢功能。

5 運(yùn)行情況分析

從2012年10月在OPEN3000中加入遙信誤報(bào)處理系統(tǒng)模塊后，效果明顯，得到電網(wǎng)調(diào)度員的一致好評(píng)。表2為一周內(nèi)去抖運(yùn)行統(tǒng)計(jì)。

表2 去抖運(yùn)行統(tǒng)計(jì)

從以上一周運(yùn)行去抖統(tǒng)計(jì)情況可以看出，遙信誤報(bào)處理系統(tǒng)模塊的效果可靠，能對(duì)實(shí)際開(kāi)關(guān)變位等正確發(fā)出語(yǔ)音告警，有利于調(diào)度員及時(shí)掌握電網(wǎng)操作情況，及時(shí)正確處理電網(wǎng)事故。

5 結(jié)論

本文針對(duì)遙信誤報(bào)誤動(dòng)的情況，在OPEN3000系統(tǒng)中，利用軟件去抖原理，設(shè)計(jì)添加了遙信誤報(bào)處理系統(tǒng)模塊，并對(duì)該添加該模塊后電網(wǎng)的去抖運(yùn)行情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，遙信誤報(bào)處理系統(tǒng)能夠有效地對(duì)開(kāi)關(guān)等遙信信號(hào)的不正常抖動(dòng)進(jìn)行過(guò)濾，反映遙信真實(shí)動(dòng)作情況，并正確地發(fā)出語(yǔ)音告警。該模塊使用效果明顯、可靠，有利于調(diào)度員及時(shí)掌握電網(wǎng)操作情況，和及時(shí)有效的處理電網(wǎng)事故。

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Analysis and Process System of Remote Signalling M alfunction and M isstatement Based on OPEN3000

DING Tian-Long，MO Jian-Guo，ZHENG Yu
(Ningbo Power Administration，Ningbo 315010，China)

Remote signalling mulfunction and misstatement are common problems of a power dispatching automation system，which seriously effects the dispatcher to control power network and dealwith fault．The paper analyzes the reasons of remote signalling mulfunction and misstatement．Use software non-vibrating principle，put the remote signalling misstatement process system module into OPEN 3000 system．The vibrating effecl is clear and reliable in test run．

open3000;power dispatching automation;remote signallingmisstatement

TM73

B

1004－289X(2013)03－0043－04

2013－04－01