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隔离开关遥信误报问题的分析和处理

作者:本站原创     文章来源:本站原创    更新时间:2012年02月14日     
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隔离开关遥信误报问题的分析和处理

遥信就是调度自动化系统对变电所断路器、隔离开关等被控对象分合位置的反映。若现场设备的位置状态并未发生改变,而调度自动化系统报告了遥信变位,这就是遥信误报。

 电网中,35 kV及以上隔离开关多为室外布置,隔离开关辅助接点长期运行在严酷的环境中,加之变电所强电磁场的干扰可能引起遥信误报。

隔离开关的位置是电网运行方式的重要标志,遥信误报将导致电网动态模拟构图的不确定性。大量的遥信误报,调度监视屏不断弹出大量不实的报警信息,而将真实信息淹没在伪遥信报告之中,调度员在频繁误报信息的干扰和误导面前将无所适从。因此,遥信误报问题是电网调度安全的隐患,必须得到重视和解决。

1 隔离开关遥信误报的原因

1.1 对遥信量采集回路的分析

RTU遥信采集原理图见图1

图中V1为反极性保护二极管,R1为泄漏电阻,R2为限流电阻起瞬间保护作用,V2为门槛二极管起消除噪声的作用;R3为光耦集电极电阻,R4C组成消颤网络以消除接点颤动的影响;OC为光耦器件将外部回路与数字电路隔离。

从图1看,遥信误报来自于隔离开关的辅助接点、遥信回路的电缆接线、RTU装置内部,或它们之间配合。对以往遥信误报情况的分类统计表明,隔离开关的辅助接点出现问题的几率最高。

1.2 隔离开关辅助接点及与RTU的配合问题

1.2.1 隔离开关辅助接点常出现的几种故障

正常情况下,隔离开关辅助接点的动触片与隔离开关的动触头是同步转动的,隔离开关在时,辅助接点应在确定的导通或断开状态,否则辅助接点就有缺陷。

•接点失步:辅助接点的连杆松开或滑动,或辅助接点超行程欠行程情况,动静触片可能处于临界接触状态,微小的扰动即能改变其通断状态。

•接点氧化:接点盒密封不完全,温度的剧变引起接触面上结露,使飞灰扬尘中的电解质溶解,易与铜质接点发生氧化反应,在表面生成分布不均匀的氧化铜膜。因氧化铜是不导电的,遥信回路的24V电压也不能可靠地击穿薄层氧化膜,因此当隔离开关操作带动辅助接点动触片转动时,将与静触片的不同部位相接触,在接触过程中辅助接点会出现时通时断的情况。

•接点形变:若接点的安装偏心,动触片在接触行程中与静触片之间在某个部位产生撞击和较大的摩擦,引起接触面变形,致使某些部位压力很小,甚至会出现间隙,因而隔离开关行程中接点的通断状态是变化的。

1.2.2 RTU与隔离开关辅助接点之间的时间配合

遥信的采样扫描周期只几个毫秒,而隔离开关辅助接点的动作行程时长一般在100400 ms之间。在隔离开关操作期间,辅助接点的接触面情况是变化的,接点两端典型的电压-时间特性与RTU的遥信采样情况见图2

采样点的电压高于13 VRTU即认为是“1”,采样点的电压低于11VRTU即认为是“0”(图中电压迟滞区为1113 V,横坐标为采样周期)。即在隔离开关动作期间,RTU采集到辅助接点的多次通断。

1.3 来自遥信电缆的干扰

1.3.1 干扰的存在

一次,我们查找遥信误报的原因时,在控制室RTU屏拆除了遥信电缆所有的端子接线,用示波器测得电缆芯线上仍有1.33V的工频信号和0.120.23 V的杂频信号,用数字万用表测得电缆芯线对地电位2.923.01 V。电缆退出运行而芯线上还有信号电压,可以确认,这根遥信电缆与其它回路存在着电磁耦合,对遥信回路产生了静电干扰、较强的差模干扰和微弱的共模干扰,而干扰的信号源只能来自遥信电缆以外。

1.3.2 遥信误报的可能性

经检查发现,隔离开关辅助接点盒至遥信端子箱的电缆穿PVC管地埋敷设,埋深1015 cm,其中的一段约30 cm与某线路避雷器散流体的距离不足25 cm。那根遥信电缆规格为KVV4×1.5,没有屏蔽层。遥信误报的当日,变电所巡视记录登录了该避雷器C相动作一次,时间与遥信误报的时间吻合。因此可断定,经避雷器接地体释放的雷电流对没有设防的遥信回路产生了强烈的干扰,因此产生遥信误报。

1.4 遥信端子受潮与线头脱落

室外遥信端子箱密封不好,遥信端子的排列又很密集,端子排结露,富含电解质的水珠将相邻的端子排短接并使其等电位。当水分蒸发后,各个端子的电位又恢复,这种现象类似于高压设备绝缘子的污闪,在这期间RTU反映出数次遥信变位。

变电所室外设备的遥信数量多,以往常将这些遥信在室外端子箱汇集,然后用音频通信电缆集中接入RTU屏。因通信电缆线径小,安装时线头受伤不易被发现,长期运行后,伤处更易氧化,最终脱落,引起遥信回路断线,RTU即记录一次遥信变位。另外,音频通信电缆还存在绝缘强度、机械强度、电磁屏蔽、防水等问题,也可能导致遥信误报。中国电力资料网www.52data.cn

1.5 遥信板故障

主要是遥信板上元器件损坏,我们曾发现过滤波电容冒浆、保护二极管和门槛二极管击穿、光耦损坏等情况。尤其严重的是光耦失去隔离后,有可能将几个遥信的输入短接,或将输入信号直接引入下一级集成电路,引发这些电路的损坏。除元器件老化的原因外,这些故障多由遥信输入回路窜入的强烈干扰信号引起,结果是遥信误报。

2 限制遥信误报的措施

2.1 隔离开关辅助接点与RTU的配合

2.1.1 对隔离开关辅助接点的处理

•保护接点:接点除锈、抛光并采取防腐措施,密封接点盒;

•检修调试时严格执行相关技术标准,重视对隔离开关的辅助接点的调试,检修工作应包括遥信传动试验的内容。

2.1.2 RTU的软件配合

其实,我们只关心隔离开关辅助接点最终的状态,因此对隔离开关操作过程中采集到伪变位视而不见。据此我们设计编写了消除中间遥信变位信号的程序,对厂家的遥信处理程序进行改进。程序框图见图3

其中Td为设置的去干扰时长,t为实时时间。程序的工作原理是延时重测:当发现某个遥信变位的时,先记录下该遥信变位的时间T[K]和状态S' [K],并对该遥信设置变位标志YX[K]和延时标志YS[K],计算出延时重测的时间点t'。待延时结束后,检查S' [K]状态有无变化,若S' [K]发生翻转则认为是遥信误报,否则更新内存S[K]并报告在T[K]发生遥信变位。该程序针对每一次遥信进行处理,因增加标志和数组,相应地增加了内存开销和计算量,但在延时处理时段遥信的采集不会中断,因此不影响站内事件的分辩率。

Td增大,遥信误报率降低。RTU处理遥信固有的延时一般为35 ms,若Td设置为50 ms,理论上遥信误报的发生率降低到原来的3%5%。但Td不能设置的太大,Td增大相应地也增加了遥信响应的延时,降低了站间遥信的分辩率,Td过大还可能发生遥信漏报的情况。选择Td的原则是:在确保遥信不漏报的情况下,尽量减少遥信误报的几率。

对于集中式RTU,遥信量的处理全部由一个中央CPU承担,对所有遥信量的延时处理是一致的。Td的选择除依据隔离开关辅助接点的行程时间外,还要考虑到其它遥信信号的动作时间(如带瞬动触点的信号继电器,接点的动作时间为20100 ms),Td一般取1530 ms较为适中;对于多机分布式RTU,遥信采集板本身自带CPU,各遥信板的遥信处理延时可以单独设置,因此我们可以对不同动作特性的遥信信号区别对待,将隔离开关遥信集中接入某几块遥信板,这样Td可以设置得长一些,一般取100200 ms

现场试验证明,这段小程序既可以排除偶然干扰信号,也有效地限制了接点振动的影响。对于辐值大于U/21 V的干扰信号,在Td时间内可有效滤除;对于接点振动的情况,发生在2Td时间内的将不会引起遥信误报,如果隔离开关接点的动作行程超过2Td时长,程序也可有效减少误报次数。

2.2 遥信回路补强措施

2.2.1 对遥信电缆的处理

•更换不合格的电缆:用音频电缆作为遥信电缆是不合适的,遥信电缆应是屏蔽、防水的,且有一定的绝缘强度(大于600 V)、一定的机械强度和耐腐蚀性,芯线的截面应大于1 mm2,电缆中的芯线或是分别屏蔽的或是两两交叉缠绕的,电缆外层必须带屏蔽层,如KVV20×1.5屏蔽电缆。

•电缆的敷设:隔离开关到电缆沟或室外遥信端子箱的遥信电缆,应穿镀锌钢管敷设,钢管埋深应大于60 cm,钢管应与变电所的接地体牢固焊接,敷设的路径尽量远离避雷器的散流区;电缆在电缆沟内敷设,应尽量远离强电电缆,两者不可在同一层。

•电缆屏蔽接地:电缆两头的屏蔽层以10 mm2的多股软铜线与变电所的铜质地网牢固连接,电缆多余的芯线应相互短接并接地。

2.2.2 遥信端子箱的处理

采取的主要措施是:端子箱内除尘,端子箱的门上加密封胶条,在端子箱内部安装自动加热器,将普通遥信端子更换为密封端子。

2.2.3 遥信输入端增加一级光电隔离器件

在遥信采集回路中串接GKJ-02光电隔离器,将遥信板输出的浮离24 V电平隔离转换为220 V电平加在隔离开关辅助接点两端,这样大幅度提高了遥信回路抗干扰能力(可隔离180 V以下感应干扰信号)和有击穿薄层氧化物膜的能力。增加一级隔离,还有效地防止了遥信回路强烈的干扰信号窜入RTU内部电路,使遥信板的运行更为安全。

2.2.4 其它措施

采用双位遥信:取一对常开接点和一对常闭接点,将“00”“11”作为可接受的遥信状态“0”“1”,而“01”“10”则认为是中间状态。这样处理需要增加一倍的遥信量,但可以及时发现隔离开关辅助接点的缺陷。

调度端遥信量与遥测量的关联处理:隔离开关的往往对应着相应遥测量值的,针对这个对应关系,我们设想在调度端的遥信处理程序前增加一段遥信过滤程序,若收到遥信变位信息而其对应的遥测值没有变化,则认为是误遥信。这样做还可以将隔离开关检修时的遥信动作屏蔽掉。

3 结束语

变电所实行无人值班后,调度员对调度自动化系统的信息高度依赖,35 kV及以上隔离开关遥信误报性质是比较严重。究其原因,有环境因素的影响,有施工过程遗留的缺陷,有设备及其相互间的配合问题。一旦变电所投运后,这些缺陷处理起来是比较烦琐的。本文根据维护经验,分析了遥信误报产生的原因,总结出针对这一类问题的处理方法,并注意到在解决遥信误报问题的同时,防止产生遥信漏报。在综合采取这些措施后,隔离开关遥信误报的现象将会很少发生。

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