電網(wǎng)數(shù)字化保護(hù)-3.1 提高微機(jī)保護(hù)可靠性的措施

第四章：提高微機(jī)保護(hù)

可靠性的措施20111綱要22干擾來源及其特點(diǎn)與繼電保護(hù)裝置有關(guān)的主要干擾來源：隔離刀閘操作：

當(dāng)操作變電站內(nèi)的開關(guān)設(shè)備，干擾電壓通過母線、電容器等設(shè)備進(jìn)入地網(wǎng)，產(chǎn)生頻率為50Hz～1MHz不等的高頻振蕩，在二次回路上引起較強(qiáng)的高頻干擾。雷電

每當(dāng)進(jìn)入雨季，發(fā)生雷擊時(shí)，由于電與磁的耦合，也會(huì)在高壓導(dǎo)線和大地之間感應(yīng)出干擾電壓，稱之為雷電干擾。無線電波（輻射）

當(dāng)斷開接觸器或者繼電器的線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生寬頻譜的干擾波，其干擾頻率甚至可達(dá)到50MHz。另外，在高壓區(qū)使用對(duì)講機(jī)、移動(dòng)電話等通訊工具，也將產(chǎn)生高頻電磁場干擾。靜電33干擾來源和竄入微機(jī)弱電系統(tǒng)的途徑差模干擾噪聲電流與信號(hào)電流同時(shí)在兩條信號(hào)線之間傳輸共模干擾噪聲電流在信號(hào)線與地線之間傳輸，改變地電位主要是共模干擾影響大44一般保護(hù)裝置應(yīng)具有的抗干擾措施交流輸入回路與電子回路的隔離應(yīng)采用帶有屏蔽層的輸入變壓器（或變流器、電抗變壓器等變換器），屏蔽層要直接接地。跳閘、信號(hào)等外引電路要經(jīng)過觸點(diǎn)過渡或光電耦合器隔離。發(fā)電廠、變電所的直流電源不宜直接與電子回路相連（例如須經(jīng)過逆變電源）。保護(hù)裝置強(qiáng)弱電平回路的配線要隔離。裝置與外部設(shè)備相連，應(yīng)有一定的屏蔽措施。55電源零線接地時(shí)傳遞干擾的示意圖

干擾途徑較多66

機(jī)殼電位跟隨電源零線電位浮動(dòng)變化電源零線浮空時(shí)傳遞干擾的示意圖77綱要88算法的設(shè)計(jì)與選擇采樣率：12點(diǎn)，24點(diǎn)，48點(diǎn)，96點(diǎn)/每周波等。采樣率高抗干擾性能好。數(shù)據(jù)窗越長，抗干擾能力越強(qiáng)。不同的特性（如圓特性、方向特性等），抗干擾能力不同。增加數(shù)字濾波后，性能明顯好轉(zhuǎn)。99硬件設(shè)計(jì)與制作電源選擇：隔離開關(guān)電源接口選擇：串行接口取代電平接口開出電路：編碼出口取代電平出口開入電路：光電隔離或編碼接口MCU的選擇：片內(nèi)盡量集成輔助電路多的芯片繼電保護(hù)定值存放：片內(nèi)的EEPROM網(wǎng)絡(luò)選擇與隔離：金屬屏蔽機(jī)箱選擇：金屬機(jī)箱，合理接地電路板合理布局電路板合理布線設(shè)計(jì)多層板關(guān)鍵電路布線1010軟件抗干擾措施對(duì)輸入采樣值的抗干擾措施運(yùn)算過程中的抗干擾措施出口跳閘回路的抗干擾措施程序指針彈飛后的自恢復(fù)1111對(duì)輸入采樣值的抗干擾措施利用正常時(shí)零序電流、電壓≈0的特點(diǎn)當(dāng)同時(shí)采樣時(shí)有：（1）（2）(1)、(2)短時(shí)不成立干擾；(1)、(2)連續(xù)不成立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)錯(cuò)誤，閉鎖裝置；(1)成立，(2)不成立TV斷線；1212對(duì)輸入采樣值的抗干擾措施去除噪聲：均值濾波器去除大數(shù)：中值濾波器補(bǔ)償采樣值丟點(diǎn)：1313運(yùn)算過程中的抗干擾措施運(yùn)算冗余：重復(fù)運(yùn)算，結(jié)果幾乎相同。移動(dòng)數(shù)據(jù)窗：重復(fù)運(yùn)算，結(jié)果相近。指針的多次校驗(yàn)：每次運(yùn)算前、后，把數(shù)據(jù)指針驗(yàn)算一次。1414出口的閉鎖：開關(guān)量輸出1+0閉鎖電路在設(shè)計(jì)出口跳閘回路的硬件時(shí)應(yīng)當(dāng)使該回路必須在執(zhí)行幾條指令后才能輸出，不允許一條指令就出口。采取上述措施后，仍不能絕對(duì)避免在程序出格后錯(cuò)誤地轉(zhuǎn)移到跳閘程序入口而誤動(dòng)，為此可以在構(gòu)成跳閘條件的兩個(gè)指令中間插入一段校對(duì)程序，將檢查RAM區(qū)存放的各種標(biāo)志。瞻前顧后，左顧右盼。15開入可控、在控SPI接口，可控冗余開入檢測1616程序指針彈飛后的自恢復(fù)自恢復(fù)電路看門狗1717自恢復(fù)電路18Ts18看門狗CPU正常執(zhí)行程序期間，定時(shí)給“看門狗”電路發(fā)觸發(fā)脈沖，使其清除計(jì)數(shù)器?！拔构贰币坏┮蚋蓴_使CPU程序“跑飛”，“看門狗”電路不應(yīng)再收到定時(shí)觸發(fā)脈沖；“看門狗”電路在發(fā)生溢出或翻轉(zhuǎn)時(shí)，需輸出一個(gè)寬度足以引起CPU重新復(fù)位或產(chǎn)生不可屏蔽中斷的脈沖信號(hào)。1919自動(dòng)檢測正常運(yùn)行時(shí)，裝置可以進(jìn)行不停的自檢目前可以做到：除了出口繼電器接點(diǎn)外的其它電路，都可以自檢到RAM和FLASH程序和定值數(shù)據(jù)采集部分開關(guān)量輸入通道開關(guān)量輸出通道其它部分2020開出自檢2121多重化和容錯(cuò)技術(shù)單裝置：不誤動(dòng)雙重化：不拒動(dòng)2222綱要2323繼電保護(hù)裝置抗干擾能力檢測一般有幾項(xiàng)要求：電力線路低頻騷擾抗擾度試驗(yàn)：諧波，電流驟降靜電放電抗擾度試驗(yàn)：人體或物體所帶靜電荷射頻電磁場輻射抗擾度試驗(yàn)：各種電磁輻射環(huán)境浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)快速瞬變：雷電等電快速瞬變脈沖群抗擾度：操作暫態(tài)過程快速瞬變：最難通過，50％以上國產(chǎn)設(shè)備通不過4級(jí)干擾。2424電磁兼容電磁兼容性（EMC）：設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能不受干擾的工作，且其自身所發(fā)出的電磁能量也不會(huì)干擾和影響其它設(shè)備的正常運(yùn)行2525快速瞬變?cè)囼?yàn)設(shè)備安放位置262627272828隔離刀閘:GW27－550（平高產(chǎn)品）292932位單片機(jī)MCF548x3030MC9S12X512DP3131不同元件布局安排3232單點(diǎn)供電系統(tǒng)接地和電源耦合走線3333多層走線功能劃分(6層)信號(hào)層地層信號(hào)層電源層地層信號(hào)層3434令牌方式閉鎖出口程序定期自檢更新令牌進(jìn)入自檢，更新令牌領(lǐng)取令牌檢查令牌正確性出口跳閘返回出口命令返回35