第九章-变电站综合自动化系统的可靠性课件.ppt

1、第九章变电站综合自动化系统的可靠性变电站综合自动化系统的可靠性l9.1 变电站综合自动化系统的可靠性问题l9.2 电力系统电磁兼容的基本概念l9.3 变电站电磁干扰的主要来源l9.4 变电站抗电磁干扰的措施l9.5 变电站综合自动化系统的自动检测技术l9.6 本章小结以及课后习题第九章变电站综合自动化系统的可靠性9.1 变电站综合自动化系统的可靠性问题第九章变电站综合自动化系统的可靠性9.1 变电站综合自动化系统的可靠性问题 u可靠性概念 是指综合自动化系统内部各子系统的部件、元器件在规定的条件下、规定的时间内完成规定功能的能力。u提高可靠性措施 采用电磁兼容技术设计变电站一次和二次的自动化系

2、统，提高系统整体的抗干扰水平；选用高质量的原件、合理的制造工艺和屏蔽与隔离技术，从装置和原件选择上减少故障和错误出现的几率；简洁可靠的获取信息，通过串行口同PC机通信，就地或远方控制采用微机自动检测技术，对系统的运行情况进行自动判断，一旦有故障情况发生，立即报警并自动闭锁装置，防止装置误动；采用容错设计方式，利用冗余的设备保证装置不间断地在线运行。9.2 电力系统电磁兼容的基本概念 第九章变电站综合自动化系统的可靠性9.2.1 差模干扰及共模干扰 1.差模干扰差模干扰u 产生原因 静电感应：每个信号线与周围环境的电容不同。电磁感应：磁场与每个信号线的链接不同。9.2.1 差模干扰及共模干扰 2

3、.共模干扰共模干扰u 产生原因 静电感应：所有信号线与周围环境之间的电容相同，出现在两根信号 线上的干扰电压相同；电磁感应：与每个信号线相连的磁场相同，出现在每个信号线上的干扰 电压也相同。9.2.2 电磁干扰的传导路径 1.直接耦合u 解决经内阻耦合的方法 降低电网内阻抗，如减小引线距离、用双线绞合等；提高工作单元的供电电压；在工作单元入口装设容量大的支撑电容器，减小快速开关过程中出现短 时大电压变化产生的电压降落；对功率消耗不相同的工作单元，分开设立单独的供电回路，减小大功率 元件对小功率电源电压的影响。9.2.2 电磁干扰的传导路径 2.电耦合u 解决电耦合的方法 屏蔽层对芯线的耦合阻抗

4、应减小到可以不计；减小屏蔽层的容性渗透；屏蔽层应是无电感的良导体，屏蔽层两端的阻抗为零，即使线路1经杂 散电容向线路2注入电流，电流也会经屏蔽层注入大地。9.2.2 电磁干扰的传导路径 3.磁耦合u 解决磁耦合的方法 缩短导线的平行段；增大回路间的距离；回路正交放置；绞紧回路2的导线，即减小磁通量；将回路2屏蔽起来；放置补偿导线。9.2.2 电磁干扰的传导路径 4.辐射耦合u 特点 干扰路径可以是单一路径，也可以是多种路径。多数情况是多种耦合同时存在或平行作用的。9.3 变电站电磁干扰的主要来源第九章变电站综合自动化系统的可靠性9.3.1 自然干扰源 自然干扰源自然干扰源雷电干扰源雷电干扰源自

5、然辐射自然辐射感应雷过电压感应雷过电压直击雷过电压直击雷过电压9.3.2 系统内在干扰源 系统内在干扰源系统内在干扰源直流回路操作产生的暂态骚扰直流回路操作产生的暂态骚扰隔离开关的通断引入高频干扰源隔离开关的通断引入高频干扰源直流电源的瞬时中断与恢复引起的骚扰直流电源的瞬时中断与恢复引起的骚扰开关操作引起的暂态骚扰开关操作引起的暂态骚扰操作电容器引起的暂态骚扰操作电容器引起的暂态骚扰中压开关柜操作引起的电磁干扰中压开关柜操作引起的电磁干扰二次回路自身产生的干扰源二次回路自身产生的干扰源故障地电流引起的地网电位升高故障地电流引起的地网电位升高9.3.3 系统外部干扰源系统外部干扰源系统外部干扰源

6、步话机辐射干扰源步话机辐射干扰源静电放电干扰静电放电干扰9.4 变电站抗电磁干扰的措施第九章变电站综合自动化系统的可靠性9.4.1 电磁场的屏蔽机理 1.电场屏蔽 (1)交变电场屏蔽u 获得良好的电屏蔽效果，应注意 屏蔽板以靠近受保护物为好，而且屏蔽板接地必须良好；屏蔽板的材料以良导体为好，但对厚度无要求，只要有足够强度就可 以；屏蔽板的形状对屏蔽效能有明显的影响；机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地释 放。电场感应示意图 金属板对电场屏蔽示意图9.4.1 电磁场的屏蔽机理 1.电场屏蔽 (1)静电防屏蔽u 屏蔽效果的优与劣的影响因素 屏蔽材料的性能；屏蔽体与静电源距离

7、；壳体上的各种不连续的孔洞以及空洞的数量。静电场屏蔽9.4.1 电磁场的屏蔽机理 2.磁场屏蔽u 屏蔽效果的优与劣的影响因素 选用高导磁率的材料；增加屏蔽体的厚度；减小通过被屏蔽体体内的磁通；注意屏蔽体的结构设计；可采用双层磁屏蔽的结构。磁场屏蔽9.4.1 电磁场的屏蔽机理 3.电磁场屏蔽u 电磁屏蔽对于电磁波的屏蔽有以下三种机理 当电磁波在到达屏蔽体表面时，由于空气与金属的交界面上阻抗不 连续，对入射波产生了反射。这种反射不要求屏蔽材料有一定的厚度，只要求在交界面上阻抗不连续。未被表面反射掉而进入屏蔽体的能量，在屏蔽体内向前传播的过程中被 屏蔽材料所衰减。这种物理过程称为吸收。在屏蔽体内尚未

8、衰减掉的剩余能量传到材料的另一表面时，在遇到金属 -空气阻抗不连续的交界面时，会形成再次反射，并重新返回屏蔽体内。这种反射在两个金属的交界面上可能发生多次。9.4.2 变电站综合自动化系统抗电磁干扰的措施 1.抑制干扰源 (1)屏蔽u 在综自变电站中常采用的电磁屏蔽措施 一次设备与自动化系统输入、输出的连接均采用屏蔽电缆，电缆的屏蔽 层两端接地，对电场耦合和磁耦合都有显著的削弱作用;机箱或机柜的输入端子上对地接耐高压的小电容，可抑制外部高频干扰;二次设备内，综合自动化系统中的测量和微机保护或自控装置所采用的 各类中间互感器的一、二次绕组之间加设屏蔽层，这样可起电场屏蔽作 用，防止高频干扰信号通

9、过分布电容进入自动化系统的相应部件;变电站综合自动化系统的机柜和机箱所采用的铁质材料，也可以进行屏 蔽。9.4.2 变电站综合自动化系统抗电磁干扰的措施 1.抑制干扰源 (2)减少强电回路的感应耦合u 减少强电回路的感应耦合方法 高压母线是强烈的干扰源，因此，增加控制电缆和高压母线之间的距离 并尽可能减少平行长度，是减少电磁耦合的有力措施;电流互感器引出的A、B、C三相线和中性线应在同一根电缆内，避免出 现环路;电流和电压互感器的二次交流回路电缆从高压设备引至综合自动化装置 安装处时，应尽量靠近接地体，减少进入这些回路的高频瞬变漏磁通。9.4.2 变电站综合自动化系统抗电磁干扰的措施 2.接地

10、 u 变电站综合自动化系统电磁兼容的几种接地方式 一次系统的接地；二次系统的接地；变电站综合自动化系统的工作接地；电缆屏蔽层的接地。9.4.2 变电站综合自动化系统抗电磁干扰的措施 3.隔离 u 隔离技术重点从以下几个方面考虑 模拟量的隔离；开关量输入、输出的隔离；其它隔离措施；9.4.2 变电站综合自动化系统抗电磁干扰的措施 4.滤波 u 常用的滤波器有以下几种 电容滤波器；电感滤波器；RC滤波器；9.4.2 变电站综合自动化系统抗电磁干扰的措施 5.其他的抗干扰措施 u 常用的滤波器有以下几种 电容滤波器；电感滤波器；RC滤波器；9.4.2 变电站综合自动化系统抗电磁干扰的措施 5.其他的

11、抗干扰措施其他的抗干扰措施控制回路辐射状布置可以降低暂态电压控制回路辐射状布置可以降低暂态电压尽可能增大母线与控制电缆的间距尽可能增大母线与控制电缆的间距在电缆沟中要放置粗导线且放于电缆沟的上层在电缆沟中要放置粗导线且放于电缆沟的上层同一设备引出的所有电缆在开关场必须在一起同一设备引出的所有电缆在开关场必须在一起底座必须接于地网底座必须接于地网直流供电电源进线经抗干扰处理直流供电电源进线经抗干扰处理在硬件结构上采用冗余技术在硬件结构上采用冗余技术对保护回路的出口，多执行几个并行接口命令对保护回路的出口，多执行几个并行接口命令9.5 变电站综合自动化系统的自动检测技术第九章变电站综合自动化系统的

12、可靠性9.5 变电站综合自动化系统的自动检测技术 1.模拟量的自纠错模拟量的自纠错校核输入数据的相关性校核输入数据的相关性限制判断限制判断数字滤波数字滤波9.5 变电站综合自动化系统的自动检测技术 2.故障自诊断故障自诊断RAM的检测的检测模拟量输入通道的检测模拟量输入通道的检测程序出轨的自恢复程序出轨的自恢复CPU的检测的检测AD转换器的检测转换器的检测EPROM的检测的检测重要数据的校核重要数据的校核输出通道的自检输出通道的自检本章小结 变电站综合自动化系统的可靠性是指在规定的条件和规定的时间内，各子系统完成规定功能的能力。鉴于综合自动化系统运行中因干扰信号所带来的问题，目前在提高其可靠性

13、方面采取的主要措施有以下四种方式：在设计过程中，采用电磁兼容技术提高系统整体的抗干扰水平；从装置的实际和元件选择上减少故障和错误出现的几率；利用微机的自动检测技术，实时检测微机装置中有关的硬件设备的运行工况，一旦出现问题及时报警，防止装置误动；采用容错设计方式，利用冗余的设备保证装置不间断地在线运行。课后习题4.7.2 如何提高变电站综合自动化系统的可靠性？什么是差模干扰和共模干扰？电磁干扰的传导路径有哪些？什么是磁耦合，如何屏蔽变电站综合自动化系统中的磁耦合？变电站中电磁干扰的干扰源有几种，分别都是什么？变电站综合自动化系统内部都存在哪些干扰源？简述电磁场屏蔽机理。变电站综合自动化系统有哪些抗电磁干扰的措施？如何抑制系统的干扰源?如何对系统中的模拟量和开关量进行隔离？变电站综合自动化系统中有哪些常用的滤波器？什么是变电站综合自动化系统的自动检测技术？什么是故障自诊断，常用的故障自诊断有哪些方法？谢谢ThatThats all for today.s all for today.Thanks!Thanks!变电站综合自动化系统的可靠性