【摘 要】本文選擇故障率較高的CAN現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)進行抗干擾研究，提高綜合自動化系統(tǒng)通信抗干擾能力，從CAN總線基本性能、光纖通信基本性能及地區(qū)變電站CAN總線通信故障情況綜合考慮，分析七方面干擾原因，確認主要原因，針對故障率較高的變電站內(nèi)CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)布線進行改造及接地網(wǎng)改造，使干擾降到最低。

【關(guān)鍵詞】干擾原因；抗干擾；對策；通信網(wǎng)改造

0.引言

變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部各個子系統(tǒng)都為低電平的弱電系統(tǒng)，工作環(huán)境是電磁干擾嚴重的強電場所，易受電磁干擾而不能正常工作。通過各廠家多年的努力，綜合自動化系統(tǒng)中通過強弱電隔離，就單個設(shè)備而言其抗干擾能力已能滿足要求。但作為它們之間聯(lián)系的通信系統(tǒng)因干擾經(jīng)常造成通信錯誤、設(shè)備損壞，嚴重時造成整個變電站通信中斷，嚴重影響電力系統(tǒng)的安全可靠運行。

由于人們對此重視不夠，現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)布線不合理，設(shè)計和施工方案不完善，管理和維護人員水平達不到要求，為干擾埋下隱患。本文一是為了解決現(xiàn)場實際問題，提高變電站通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性，二是培養(yǎng)管理和維護人員，提高通信系統(tǒng)的運行維護能力。

1.實施背景現(xiàn)狀調(diào)查

1.1 CAN總線的基本性能

在變電站綜合自動化系統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線是變電所綜合自動化的流通動脈。由于現(xiàn)場總線靠近生產(chǎn)過程，面對的是苛刻的和特殊的環(huán)境條件，現(xiàn)場總線應(yīng)經(jīng)受得住這樣的環(huán)境并且能承受高的電磁干擾的影響。

CAN 現(xiàn)場總線作為一種面向底層控制通信網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)CAN總線有如下局限性：

（1）現(xiàn)場情況復(fù)雜，以電纜為傳輸介質(zhì)，通信可靠性不高，收到各種電磁干擾的影響。

（2）CAN 的直接通信距離最遠達10km（對應(yīng)通信速率在5kbps 以下），傳輸距離短，長距離傳輸易發(fā)生錯誤。

（3）通信發(fā)生的故障時，一般故障較為嚴重，甚至導(dǎo)致整個通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

（4）節(jié)點與節(jié)點之間通訊通過數(shù)字模式，故對現(xiàn)場維護人員維護要求較高。

（5）雷擊損率較高，沿海地區(qū)通信出錯頻繁。

1.2光纖通信基本性能

光纖傳輸方式應(yīng)用在監(jiān)控領(lǐng)域里主要是為了解決兩個問題：一是傳輸距離，一是環(huán)境電磁干擾。由于光纖具有傳輸帶寬大、不受電磁干擾影響等諸多優(yōu)點，因此在一些強干擾的場所，也常采用光纖傳輸方式。光纖可以傳送監(jiān)控系統(tǒng)中需要的所有信號，傳輸距離可以達到上百公里。

唯一的缺點是接入設(shè)備（光端機）價格高昂，線纜端接專業(yè)性太強，后期維護費用較高。

1.3沿海區(qū)域CAN總線通信故障情況

在10kV及以下電壓等級中，保護及監(jiān)測裝置等二次設(shè)備，都采用了就近安裝于高壓開關(guān)柜上的分散布置方式，優(yōu)點突出。然而，由于微機裝置靠近高壓母線，如果變電站接地安裝過程中的屏蔽接地處理得不好，很容易使保護裝置的安全運行、通信安全正確性受到電磁干擾的威脅。

目前，電力系統(tǒng)CAN總線通信系統(tǒng)的電磁干擾源有外部干擾和內(nèi)部干擾兩個方面。電磁干擾的主要危害：

（1）降低數(shù)據(jù)采集的可靠性。

（2）程序運行失常。

（3）數(shù)據(jù)出錯。

（4）降低控制的靈敏性。

當(dāng)變電站遭雷擊或受到高壓設(shè)備操作過電壓的影響時，現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)多套保護裝置的元器件同時遭受損壞、保護裝置在運行中經(jīng)常出現(xiàn)“亂碼”或“通信中斷”等異?，F(xiàn)象，造成了變電站綜合自動化系統(tǒng)不能正常運行。

2.主要原因分析

針對主要因素確定CAN總線通信故障的原因有如下幾方面：

可能原因之一：雷電產(chǎn)生的磁場和脈沖電場的干擾。

可能原因之二：變電站高壓設(shè)備倒閘操作所產(chǎn)生的脈沖干擾?，F(xiàn)今的倒閘操作越來越標準規(guī)范，而且滅弧性能均已經(jīng)日益完善，此類故障發(fā)生少。

可能原因之三：施工調(diào)試方法不當(dāng)及接地方法不正確等操作問題。由于操作方法不當(dāng)引起的干擾現(xiàn)象，使得變電站通信計算機程序出錯或者丟失數(shù)據(jù)。

可能原因之四：工頻干擾。

可能原因之五：靜電放電。

可能原因之六：系統(tǒng)接地網(wǎng)存在缺陷。由于接地網(wǎng)的缺陷而導(dǎo)致的設(shè)備損壞事件時有發(fā)生。

可能原因之七：裝置內(nèi)部缺陷。

3.針對CAN總線變電站進行抗干擾對策實施

針對要因分析，查找此類型機構(gòu)相關(guān)資料，咨詢有關(guān)技術(shù)人員意見，聯(lián)系實際工作情況，完成相應(yīng)要因所對應(yīng)的抗干擾問題進行了解決：

3.1加裝CAN至光纖轉(zhuǎn)換器，采用光纖通信，進行通信網(wǎng)改造

安裝光纖轉(zhuǎn)換器，將光信號透明的轉(zhuǎn)換成CAN-bus/RS-232信號，實現(xiàn)一路 CAN-bus/RS-232 信號在光纖上的透明傳輸。利用光纖傳送數(shù)據(jù)，不僅可以延長傳輸距離，而且還具有隔離保護、數(shù)據(jù)保密性好、工作穩(wěn)定、易于維護等諸多優(yōu)點，最主要的是徹底解決了由于不同節(jié)點之間地電位不同所引起的設(shè)備燒毀，以及強電磁感應(yīng)、高電壓引起的干擾，可安全工作在要求防爆的環(huán)境中。

3.2 CAN總線通信變電站實施通信總線分段改造

CAN 的直接通信距離最遠達10km（對應(yīng)通信速率在5kbps 以下），傳輸距離短，長距離傳輸易發(fā)生錯誤，在通信系統(tǒng)改造方面，利用變電站綜合自動化系統(tǒng)中原有的各個間隔設(shè)備和上位機設(shè)備所擁有的接口，通過分段CANBUS實現(xiàn)將原來變電站中各個保護設(shè)備分別分段短距離與CANBUS 互連，使得網(wǎng)絡(luò)中的各個node 接點都能夠以主機的形式向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)和命令，同時使得網(wǎng)絡(luò)中的接點數(shù)通信距離變短，最重要是具有高可靠性。

圖-2 接地網(wǎng)改造示意圖

針對干擾類故障較為嚴重的變電站實施通信網(wǎng)分段改造，實現(xiàn)通信傳輸距離縮短，加裝光纖轉(zhuǎn)換器，在10kV開關(guān)室、35kV開關(guān)柜兩側(cè)的兩臺保護測控裝置CAN總線通信電纜切斷，加裝光纖轉(zhuǎn)換器。

3.3接地網(wǎng)改造

按《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》，使用微機保護的變電站接地電阻應(yīng)符合不大于0.5Ω的要求。銅網(wǎng)接地是從開關(guān)站到主控室沿電纜溝鋪設(shè)，并與接地網(wǎng)一點相連，截面積為100mm2 以上的接地銅排所構(gòu)成。舊站改造時如果沒有銅網(wǎng)接地，必須增加。

對干擾嚴重的變電站進行接地網(wǎng)改造，確保變電所有一個完善的地電網(wǎng)，采取了專用的接地銅網(wǎng)。接地銅網(wǎng)應(yīng)符合上圖要求。

4.結(jié)束語

變電站綜合自動化設(shè)備實施上述抗干擾措施，具有較好的實際運行成效，確保了變電站CAN總線通信的安全可靠。另外，解決好自動化設(shè)備的抗干擾問題，還需要制造廠家升級試驗和測試裝置，加強其設(shè)備抗干擾，試驗分析和硬軟件對策研究，由運行維護部門和廠家聯(lián)合起來，進一步完善抗干擾措施。 [科]

【參考文獻】

[1]柴江.變電站綜合自動化設(shè)備的抗干擾技術(shù)[J].煤礦安全，2006.

[2]余敏，張斌.微機保護裝置的抗干擾[J].湖北電力，2008.

[3]楊雪萍，丁書文.微機監(jiān)控系統(tǒng)傳輸信道的抗干擾技術(shù)[J].自動化儀表，2001.