电力微机保护与综合自动化系统的基本功能

陈祖斌

（贵州省黔西县供电局，贵州 黔西 551500）

1 电力微机保护和综合自动化系统分析

1.1 遥测和遥信以及遥控功能

1.1.1 遥测

1)通过电流量输入采集模块采集各出线回路的各相电流，单个模块可采集16回路电流。每一个回路可以由电流量输入模块采集该回路的电流，并根据测量的实际电压、功率因数等来计算该回路的实际用电量。

2)通过模拟量输入模块采集变压器的温度信号、湿度信号以及液位信号等模拟量信号 (各个模拟量信号需有4mA～20mA或0V～5V 输出)。

1.1.2 遥信

利用开关量采集输入模块采集各出线回路开关分合闸状态、开关故障报警信号、失压报警信号、过压报警信号以及框架式开关的位置，并对变压器的风机状态、高温、超高温信号等开关量实施监控，一个单独模块一般可采集16回路开关状态。

1.1.3 遥控

通过继电器控制输出模块分别对低压各出线回路(带有电动操作机构、失压脱扣器的开关)实现开关的远程分、合闸功能。

1.2 监控系统功能

1.2.1 显示功能

系统可显示变配电站实际开关柜体图、一次系统图，并在一次系统图上显示各开关的分、合状态;显示各配电回路的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度、频率以及功率因数等电量参数;显示各开关的分、合状态和事故报警类别等;显示各回路电量参数的实时曲线图;显示变压器的运行状态以及高温、超高温报警及瓦斯保护;显示其他工艺设备的运行状态及故障情况。

1.2.2 报警功能

状态报警。当变配电系统的开关出现过载跳闸、短路故障跳闸以及综合继电保护装置内部故障时，计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称、事故类别。

超限报警。当变配电系统的各电量参数出现超过额定值时或其他工艺设备超限运行时，计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称。

三相不平衡报警。当变、配电系统的三相电流或三相电压值出现不平衡时 (可自定义范围)，计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称。

1.2.3 控制功能

在变配电站总值班室中央管理机处，可以通过鼠标器控制各种高、低压开关(带有电动操作机构或者带有交流接触器)的合闸和分闸;同时也可实现电气闭锁功能，以防止具有闭锁回路的开关误操作。另外，还有统计和打印功能以及历史记录、通讯功能、自检功能。

2 变电所内的电磁干扰

2.1 电磁干扰的来源

目前，电力系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两个方面。外部干扰包括高压开关操作、雷电、短路故障、电晕放电、高电压大电流的电缆和设备向周围辐射电磁波、高频载波、对讲机等辐射干扰源，及附近电台、通信等产生的电磁干扰、静电放电等。内部干扰是由自动化系统的结构、元件布置和生产工艺等决定的。主要有杂散电感、电容引起的不同信号感应，长线传输造成的波反射、寄生振荡和尖峰信号引起的干扰等。

2.2 变电所抗电磁干扰的措施

干扰对变电所综合自动化系统在线运行的影响很大，若不采取有效的措施，将产生严重的后果。消除或抑制电磁干扰的措施有:

2.2.1 隔离和屏蔽变电所的微机监控系统、微机保护装置以及其他自动化装置所采集的模拟量，大多数来自一次系统的电压互感器和电流互感器，它们均处于强电回路中，不能直接输入到综合自动化系统，必须经过设置在自动化系统各种交流回路中的隔离变压器。这些隔离变压器一次、二次中间必须有隔离层和屏蔽层，而且屏蔽层必须安全接地，这样可起电场屏蔽作用，防止高频信号通过分布电容进入自动化系统的相应部件。

变电所综合自动化系统开关量的输入、输出，主要是对断路器、隔离开关的辅助触点等的控制。这些断路器和隔离开关都处于强电回路中，如果与自动化系统直接相连，必然会引起强的电磁干扰。因此要采用光耦合隔离或继电器隔离措施，这样会取得比较好的效果。开关量输入回路前及信号变换部分应考虑采用滤波，开关量输入信号送给CPU之前，必须进行隔离处理，可采用光电隔离，而且两级光电隔离的效果会比较好。在开关量输入板的出口处和CPU板的入口处各设置一级光电隔离。开关量输出回路也应该在前端采取隔离措施，可通过光耦合或继电器进行隔离，而且两级隔离的效果比较好。在CPU板的出口处和开关量输出板的入口处各设一级隔离。开关量输出回路一般都用于控制现场的设备，要求实时性强，所以一般不能加滤波器。

2.2.2 接地

在变电所中，一次系统接地是以防雷和保证安全(系统中性点接地)为目的的，但它对二次回路的电磁兼容有重要的影响。如果接地合适，可以减少所内的高频瞬变电压幅值，特别是减少电网中各点的瞬变电位差，减少了电网中的瞬变电位升高。这对二次设备的电磁兼容很有好处。电磁干扰可能进入综合自动化系统弱电部分的主要途径是通过微机电源。因为电源与干扰源的联系比较紧密，同时电源线直接连接至系统各部分，因此来自电源的干扰很容易引起死机，所以对微机电源的地线处理是很重要的。微机电源地线与机壳的连接方法有一点连接、多点连接和不连接。实践中，多采用微机电源地线和机壳不连接的方法，它的优点是:由于干扰造成的流过电源的浪涌电流可大大减少，从而增加了抗共模干扰的能力，可明显地提高系统的安全性和可靠性。

2.2.3 微机电源的抗干扰

微机电源回路是电磁干扰最容易进入的通道，所以电源回路必须采用比其他回路更多的抗电磁干扰措施。对于微机电源的抗干扰，在实践中采取如下措施都是很有效的:一是在电源的输入侧安装电源滤波器，可以滤去交流电源输入的高频干扰和高次谐波。二是在电源的输入侧安装隔离变压器，由隔离变压器的输出端直接向微机供电;三是通过UPS电源向微机系统供电，可有效地抑制电网低频正常状态下的干扰。

3 结论

近年来，变电所综合自动化技术得到了迅速的发展，并广泛应用于石油、石化、电力、煤炭、钢铁、航空等行业。但是，变电所综合自动化系统内部各个子系统都为低电平的弱电系统，它们所工作的环境是电磁干扰极其严重的强电场所，很容易受到电磁的干扰而不能正常工作，给电力系统的安全经济运行带来非常严重的后果。所以，应注意提高变电所的抗电磁干扰能力。

综上所述了变电所的微机保护和综合自动化系统的基本功能，针对变电所综合自动化系统很容易受到电磁干扰而不能正常工作的状况，并提出了变电所抗电磁干扰应采取的措施。

[1]陈远春，电力系统自动化控制技术标准规范与操作管理.

[2]县级电网调度自动化功能规范DL/T635-1997.

[3]刘健，配电自动化系统[M].