换流站中带自动校验及报警功能的信号隔离器的研究

陈 聃，滕昭林，杨蒙宾

（1.贵阳市清镇市工业园区建设办公室，贵州 贵阳 550000；2.超高压输电公司曲靖局，云南 曲靖 655000）

0 引 言

现有换流站中的运行维护中存在多种非电气模拟量的测量和信号输出，其中油温表、网侧绕温表、阀侧绕温表、本体油位表、分接开关油位表、SF6气压表、水位表等，每块表均需要通过模拟量信号变送器转为4～20 mA 信号传至后台信号系统。在换流站或换流站测控中，将同一个模拟量信号输送至不同的地方或者是不同的控制系统。此时，变送器通过4～20 mA 信号隔离器将一路模拟信号转变成两路或多路，从而供不同的测控系统或装置使用。

4～20 mA 信号隔离器使用过程中，当整个测量系统出现故障，即现场实际情况与后台显示相差很大时，很难确认故障位置。有可能是传感器故障，有可能是测量系统回路硬件回路故障，还可能是测量回路软件设置错误，从而在排查故障时无法明确故障的回路，对检修和运行人员产生困难。

为解决以上问题，本文提出一种带报警及校验功能的4～20 mA 信号隔离器。运行人员或检修人员在现场观察此隔离器，可以看到输入端和输出端的信号情况。当输入信号和输出信号相差特别大时发出报警，从而吸引人员的注意，并准确定位。

1 多通道信号隔离器工作原理

换流站信号隔离器是将输入的直流/交流电压或电流、频率、电阻等信号进行采集、运算、放大、干扰处理后进行隔离输出电压和电流信号，安全稳定地输送给换流站二次仪表使用。在信号隔离时，通过半导体器件调制变换信号，通过磁感应或光感应进行隔离转换，然后对磁感应或光感应信号进行解调变为原来的电信号，以达到输入输出信号彼此间的绝对独立[1-2]。

本次研制的信号隔离器的相关参数如下：输入信号 4～20 mA；输出信号 4～20 mA；工作温度为 -10～80 ℃；相对湿度：25%～85% RH；温度漂移0.0075 FS/℃；相应时间＜5 ms；供电电源为直流20～32 V。信号隔离器的输入输出可选为一进一出、一进二出、一进多出以及两进两出等规格。其中，一种型号的输入输出信号见表1。

表1 输入输出参数

2 隔离器校验及报警功能的研究

在传统的4～20 mA 信号隔离器（如图1 所示）的基础上添加检测报警模块，检测变送器输出的信号和两路输出信号。当平衡度（（最大值-最小值）/输入值）大于正常运行时的规定指标时，隔离器发出一路信号传至单片机。单片机接收信号后发出高电平，继电器模块调至高电平触发模式。继电器模块接收到高电平后，闭合动触点使报警器发出警报，并在隔离器处亮红灯，以方便换流站运维人员在平时巡检时可以直观判断测量系统是否正常运行。同时，隔离器将各路信号传送给单片机，单片机进行处理后输出至显示器，方便在线实时查看信号的实时值，以此监控实际运行情况。装置结构如图2 所示。

（1）电源模块。该模块有两种供电模式，一种是外接电源直供，另一种是锂电池供电。当外部电源断电的时候，由锂电池进行供电。

（2）单片机处理模块，用于接收3 个信号监测模块传递过来的信号信息，并作出处理与判断。当三者电流信号相差大于设定值时，发出报警。

图1 信号隔离器

（3）信号监测模块采集输入、两路输出4～20 mA信号，然后发送至单片机处理模块。

（4）信号隔离模块将输入信号（4～20 mA）变成两路与输入信号一样的信号（4～20 mA）。

（5）液晶显示及报警模块用于显示输入与输出的信号。设置报警定值，当单片机处理信息是报警时，就发出报警信号。

（6）报警模块用于后台远方报警。

本装置突破了传统的信号隔离器无法就地观察、无法就地判断故障的缺陷，可以就地显示信号，方便查看信号状态，判断信号传输系统好坏，且报警参数可按规程自由设置，设置硬节点接口，便于后台报警。

3 结 论

本装置根据换流站信号传输系统运行维护为研究基础，开发了带自动校验及报警功能的信号隔离装置，实现了对换流站信号测量系统监控，减少了换流站测量系统信号传输误报警概率，降低了运维工人排查信号传输系统的故障时间，提高了换流站信号监测系统故障的准确定位能力。

图2 装置结构图