提高微机继电保护可靠性措施

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1、第六章提高微机继电保护可靠性的措施可靠性是对继电保护装置的基本要求之一。它包括两个方面------不误动和不拒动．可靠性和很因素有关，例如保护的原理、工艺和运行维护水平等．这里将着重讨论由于应用微型计算机而带来的两个问题．一是微机保护的抗干扰问题，二是装置内部元件出现损坏时的对策．就元件损坏来说，微机保护有明显的优点，因为使用微机后，元件数量大大减小，而且大规模集成电路芯片在各领域大量使用的实践已证明损坏率是很低的，特别是微机保护可以实现高级的在线自动检测，在绝大多数情况下，元件损坏都能被自动检测发现，并且发出警报，不会引起保护误动作。继电保护装置工作环境中的干扰是严重的，这些干扰的特点是频

2、率高、幅度大，因而可以顺利通过各种分布电容的耦合；另一方面这些干扰持续时间短。模拟式静态保护装置可以用延时来躲过这些干扰，而微机保护由于计算机的工作是在时钟节拍的严格控制下以较高速度同步进行的，不能简单的设置延时电路．这就增加了干扰问题的严重性．所以，提高微机保护装置可靠性的重点在抗干扰上．§6.1干扰来源和窜入微机弱电系统的途径干扰产生于干扰源。有的干扰来自外部，有的干扰来自内部。外部干扰是指那些与系统结构无关而是由使用条件和外部环境因素所决定的干扰。内部干扰是指由系统结构、元件布局和生产工艺等所决定的干扰。外部干扰主要有其它物体和设备辐射的电磁波产生的强电场或强磁场以及来自电源的工频干扰

3、等等；内部干扰主要有杂散电感和电容的结合引起的不同信号感应、长线（对高频信号而言）传输造成电磁波的反射、多点接地造成的电位差干扰等等。从物理角度分析来看，外部干扰和内部干扰具有相同的物理性质，其消除及抑制的方法没有本质区别。就装置而言，它们的不同之处在于内部干扰源可以在设计和调试中使之尽量减少，而对外部干扰源只能通过合理的措施将它“拒之门外”。总的来说，由于干扰源多种多样，应有针对性地采用不同方法来克服。（1）干扰源（2）干扰形式一般认为，干扰形式有两种，即横（差）模干扰和共模干扰。1）差模干扰差模干扰是串联于信号源之中的干扰，即串联干扰，其产生情况如图39所示，其中Un表示差模干扰电压，U

4、s表示信号源。差模干扰的原因主要是由于各信号线对干扰源的相对位置不对称而引起以及长线传输的互感、分布电容的相互干扰以及工频干扰等。图39差模干扰示意图2）共模干扰共模干扰是引起回路对地电位发生变化的干扰，即对地干扰，其产生情况如图40所示，其中Un表示共模干扰电压。共模干扰可为直流，亦可为交流，它是造成微机保护装置损坏或工作不正常的重要原因。消除共模干扰的方法主要有：①浮空隔离技术；②双层屏蔽技术；③系统一点接地；④低阻匹配传输、电流传输代替电压传输；⑤采用隔离变压器；⑥采用光电耦合芯片。图40共模干扰示意图图41是差模干扰与共模干扰对有效信号的影响示意图，其中图41（a）为差模干扰迭加在一

5、直流信号上的波形，图41（b）为共模干扰改变了地电位后的波形，图41（c）为差模干扰和共模同时干扰的迭加波形。因为微机保护各模拟量输入回路都首先要经过一个防止频率混叠的模拟低通滤波器，它能很好地吸收差模浪涌．为了减小作用在装置对外引线端子和机壳之间的共模干扰，硬件设计时应使微机保护各外接端子同微机弱电系统之间都没有电的联系。表2中所示为各种外接端子同微机弱电系统之间的隔离方法。端子种类隔离措施端子种类隔离措施交流输入端子电压形成回路中的小变压器隔离，一次和二次线圈间有屏蔽层开关量输出端子光电隔离和继电器线圈与接点之间隔离开关量输入端子光电隔离直流电源端子逆变电源中的高频变压器隔离，线圈间有屏

6、蔽层这样，似乎共模干扰不会侵入微机的弱电系统了，但实际上由于共模浪涌频率高、前沿陡的特点使它可以顺利通过电路的各种分布电容而窜人弱电系统。而浪涌的幅度可能很大，微弱的耦合也可能足以造成微机工作出错．因此除了表中所示隔离措施之外，在保护装置的结构布局方面必须十分谨慎．例如应当将弱电系统的插件远离同外接端子有直接联系的各插件（电压形成回路，开关量输入和输出回路等）．并且装置后底板的配线也应当使强电和弱电严格分开．这样安排后，外接端子所引入的共模干扰浪涌基本上不会通过分布电容影响微机弱电系统的工作。除此之外还有一条不可避免的耦合途径即微机保护的弱电电源线．因为弱电电源线和干扰源之间总有一定的耦合，

7、而它又直接连到微机的各个部分，所以它是一个传递干扰的主要途径．由于弱电电源线（一般是5V）及其零线之间都接有一定容量的电容器，同时每个插件入口和每个芯片的电源“＋”“－”之间通常也都接有电容器，所以电源线“＋”“－“之间对高频浪涌干扰可以认为是短路的，通过电源线传递的不是作用在两个电源线“＋”“－”之间的干扰，而是作用在电源线和机壳之间的共模干扰．对此干扰也应加以注意．§6.2干扰对微机保护装置的影响国内外对