防过电压在RS485通讯回路的安全策略

安徽省电力有限公司黄山供电公司 舒永志 吴观红 舒三丽 李阅

1　异常状况和分析

近两年来，运行值班员值班发现，某220kV变电站35kV的保护装置通信经常发生中断现象。尤其是当操作电容器和电抗器时或遇到雷雨天气，经常造成35kV保护装置与通信服务器通信中断，从而导致35kV保护装置失去监控，使运行人员无法看清现场地设备实际运行情况，而且造成误判断。为此，自动化检修人员要经常临时赶到现场进行抢修，耗费了大量人力和物力，尽管采取了多种措施，效果也不是很明显。

通过查阅图纸和观察，在变电站构成RS—485总线网时，采用双绞线作传输线，传输线一般在室外架空或沿电缆沟敷设，所以在雷雨季节常发生因雷电传输线上引起的瞬变过电压，而变电站总自系统RS—485的网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，即通常采用一条总线蒋各个节点串接起来，不支持环型或星型网络，因此，雷电的引发的瞬变往往导致传输线上的多个RS—485收发器损坏。

RS—485接收器差分输入端对“地”的共模电压允许-7V+12V，超过此范围的过压瞬变就可能损坏器件，引起过压瞬变的来源通常是雷电、静电放电、电源系统开关干扰等，例如人体接触芯片的引脚而产生静电放电，其电压可以高达数10千伏，可使在工作中的器件产生闭锁而不能运行或使器件受损；而感应雷在RS—485传输线上引起的瞬变干扰，其能量更可能在瞬间烧毁联接传输线上的全部器件。

2　防范措施和建议

在实施中，查阅大量资料的基础上制定了详细的防护方案，与自动化专业一起进行反复的讨论和研究，并多次到现场进行勘察、测试，最终提出一套较为专业的整改措施。

图1　现场电路图

将敷设在35kV设备室电缆沟内485总线套上金属管，并两端接地（黄绿线为接地处）；

将35kV保护装置的Ⅰ、ⅡRC485总线在设备室和保护室两端分别加装防雷器件，在所有35kV保护装置通信接口处加装防雷器件。

所有RC485总线的空余线芯和屏蔽层全部做接地处理。

将35kV设备室的直流220V电源和PT电压加装防雷器件，将保护室1#、2#站用电交流输出380V电源和直流输出220V电源分别加装防雷器件如图2、图3。

整改结束后，雷雨天气通讯状况有了好转。通过自动化人员进行了简单的测试，值班员对电容器和电抗器进行了多次分、合闸操作。在操作过程中，我们对保护装置通信芯片的工作电平进行测量，没有发现明显波动，而以前每次操作电容器或电抗器，通信芯片的工作电平都会有所升高，几次操作以后，通信芯片就会损坏，由此说明通过这次整改，取得的效果还是比较明显的。

3　RS485通讯回路安全策略

结合RC485通讯回路的特点包括，在装置电源防护、装置通信口防护、RS485总线防护及改变网络拓扑结构等相关问题上提出策略意见：

查看RC485接口地保护测控接线，发现所有接线是否地线均未接地，如存在有可能造成在雷电时感应电压造成通讯芯片地损坏，立即整改。

采用串联接线，在接线地末端最容易损坏，可能感应电压无通路二叠加双倍电压造成末端通讯芯片损坏。

未加装防雷设施无法承受高的感应电压，采取必要的防护措施。

严把质量关，芯片质量本身有问题。

严审设计关，设计存在缺陷。

严格验收关。

接线不良也会造成通讯中断，接地应可靠。

4　结束语

黄山公司采用RS485总线方式通信的变电站，在35kV和10kV开关室内，完善保护测控各种接地防护（包括外壳地、通信地和RS485屏蔽地），并将开关室内电缆沟内横跨处用铁管互套，其次在室外电缆沟（包括上楼总线）采用全线套铁管方式等有效的过电压防护措施。减轻集控运行人员工作负担，提高了电网的稳定安全运行，确保综自变电站自动化设备运行稳定可靠。

图2　避雷器

图3　避雷器线路

参考文献：

[1]综合自动化变电站RC485通讯防雷技术应用梁鸭红《供电与用电》总第119期

[2]部分厂家防雷装置说明书