余高旺，王振华，王丽，张艳超，毕大强
（1．许继电气，河南许昌 461000;
2．清华大学电机系电力系统国家重点实验室，北京 100084）
摘要：智能变电站的发展对测控装置遥信SOE分辨率提出了更高的要求。详细分析了测控遥信SOE分辨率在测试过程中H现的异常现象原因，即受遥信时标最小单位为毫秒的限制，理论上测控装置遥信SOE分辨率小于1ms的要求不可能100%满足。进行阻尼振荡波的EMC试验时，利用仿真试验在理论上证明遥信SOE错误的原因是：遥信1l动作后，遥信2回路中耦合进入了初值为220V的衰减直流分量，从而导致遥信2提前动作最后，针对阻尼振荡波试验的特点，提出了一种解耦方案，通过改变试验接线避免了遥信回路之间的影响，即遥信1和遥信2分别接入不同的电源回路。
关键词：测控；遥信；SOE; EMC;差模干扰
O引言
测控装置是变电站白动化系统间隔层的核心，它采集的遥信量，反应的是变电站一次设备的运行状态、控制设备的动作信号以及告警信号等信息。遥信信息通过通道远距离传送给远方调度．调度员以此为依据确定设备工况并决定是否进行操作。
遥信量发生改变时，测控装置进行记录并打上时标，形成事件顺序记录( sequenc:e of events，SOE)ci SOE的主要功能就是正确辨别电网故障时各类事件发生的先后顺序，为电网调度运行人员正确处理事故、分析和判断电网故障提供重要手段。因而．电网中SOE的正确记录非常重要。若处理不好．特别是在信号有干扰或抖动的情况下，可能会导致SOE错误的情况。SOE错误不但干扰了调度员对系统运行状态的正确判断，影响电网的安全稳定运行，而且因记录时间不准确，导致因果混乱，在事故状态下无法做出正确的故障判断和分析，在系统发生紧急情况时，对事故的处理更是极为不利。
随着数字化变电站和电网调度自动化的发展．人们对测控装置SOE分辨率的要求也越来越高。
传统的变电站自动化系统对测控装置SOE分辨率要求是小于或等于2 ms。在智能变电站中，部分技术规范要求提高测控装置SOE分辨率，即小于1ms。
变电站的运行电磁环境恶劣，各种电磁干扰均可能对SOE分辨率产生影响。因此，相关技术规范也提m了电磁干扰下的SOE分辨率指标要求。
围绕SOE分辨率小于1 ms的指标要求，测试过程中存在一些有争议和异常的现象，本文详细分析了其原冈并提出了对应的解决方案。
1 装置实现遥信数据采集的方法
实际应用中，测控装置对遥信量采集的原理是硬件上首先对强电信号进行分压，光电隔离变换后．通过开关量采集系统将强电的通断信号转换为数字量的“0”、“1”电平，然后进行定时采样处理。其硬件电路组成原理如图1所示。
其中电阻R1和R2起到分压作用。光隔完成左侧强电系统和右侧弱电系统的隔离．可编程逻辑芯片完成状态量到数字量的转换。
在测控装置的实际运行中．由于设计的不合理，导致设备抗干扰能力弱，采集的遥信不正确、漏采集现象时有发生。
为了防止遥信误报或漏报，在硬件上，装置一般通过下面的手段提高抗干扰能力。
(1)改善光隔导通电压或在光隔中增加抗十扰电容，如图1中的电容C。
(2)提高开入的动作电压。按照《同家电网公司十八项电网重大反事故措施》继电保护专业重点实施要求，制造部门应提高微机保护抗电磁干扰水平和防护等级，光耦开入的动作电压应控制在额定直流电压的55%～70%。
在软件上．装置通过增加遥信信号的软件滤波来提高抗十扰能力。遥信的软件滤波一般通过遥信消抖时间来完成，其物理意义是继电器接点最长抖动时间。
CPU将输入的信号量电平宽度与预先设定的电平宽度设定值进行比较，小于设定值则认为是接点抖动而被丢弃，只有大于设定值的信号才被认为是有效信号，遥信变位的时刻是遥信进入稳定状态的时刻。如图2所示，假设在时刻t1受到十扰，CPU感受到抖动的变位信号．由于装置设置有消抖时间，装置认为该变位为干扰信号并舍弃。对于时刻t开始的变位信号．装置记录为真实的遥信变位。
对于遥信的消抖时间，目前尚兀相关的技术指标或规程要求，各生产厂家对测控装置防抖时限的设置也不尽相同。为了防止交流串直流引起的遥信误发信号，遥信消抖时间一般设置为大于10 ms。
对于含智能终端的智能变电站．绝大部分遥信的采集南智能终端完成．因此SOE分辨率取决于智能终端。智能终端的遥信采集电路构成与测控装置类似．影响SOE分辨率的因素也相同，本文仪分析测控采集遥信的情况．对于智能终端采集遥信的情况不再赘述。
2遥信SOF分辨率的测试及理论分析
遥信SOE分辨率为l ms的测试方法如下：测试仪器的动作接点1和动作接点2相差1ms相继动作．要求测控装置对应记录的遥信1和遥信
2的动作顺序正确，且时标相差1ms。
实际测试时．测控装置记录到的遥信时标偶尔会出现相同或相差2 ms的情况。下面详细分析该现象出现的原因。
测试装置遥信SOE分辨率时要求测试仪器的动作接点1和动作接点2相差1ms相继动作，由于实际测试时动作接点的动作时间存在误差，假设误差为At（一般小于0.01 ms），即t+At/2时动作接点1动作，t+l+At,/2时动作接点2动作。
假设测控装置采集到遥信开入的时刻为：年一月一日一时一分一秒一毫秒一微秒。由于遥信上送监控系统的时标最小单位为毫秒．对于微秒位的处理方法有舍弃法和四舍五入法。这2种处理方法对遥信SOE分辨率的影响各不相同。
2.1 舍弃法
舍弃法是舍弃掉遥信时标的微秒位。采用这种处理方法时．遥信动作在不同时刻对装置遥信SOE分辨率有不同的影响。为了简化，下文以毫秒为单位描述时间，其中t为整数，At为小数。
如图3a）所示，当动作接点1在（t+l-At/2）ms时动作，测控装置遥信1的时标毫秒位打为tms,遥信2的时标分为2种情况。
(1)若动作接点2在（t+2.O-At/2）ms时动作，遥信2的时标会打为(t+l) ms．则SOE分辨率为1 ms，满足1 ms的测试要求。
(2)动作接点2在(t+2.0+△t/2) ms时动作，遥信2的时标会打为(t+2) ms，则SOE分辨率为2 ms．不满足1 ms的测试要求。
如图3b）所示，当动作接点l在(t+l.O+Ad2) ms时动作，测控装置遥信1时标毫秒位打为(t+l) ms，遥信2的时标分为2种情况。
(1)动作接点2在（t+2.O-At/2）ms时动作，遥信2的时标会打为(t+1)ms，则SOE分辨率为0 ms，不满足要求。
(2)动作接点2在（t+2.O+At/2）ms时动作，遥信2的时标会打为(t+2) ms，则SOE分辨率为1 ms，满足1ms的测试要求。
2.2 四舍五入法
四舍五入法是根据时标微秒位的大小选择是否将毫秒位加1。采用这种处理方法时，当遥信开入在整毫秒附近动作时．装置遥信SOE分辨率能满足1ms的要求。但是当遥信开入在整毫秒的中间时刻动作时，也存在类似的问题。下面仪分析遥信SOE分辨率出现0 ms和2 ms的情况。
当动作接点1在（t+0.5 -At/2）ms时动作，测控装置遥信1的时标毫秒位打为tms．如动作接点2在( t+1.5+At/2) ms时动作，遥信2的时标会打为( t+2.0) ms，则SOFJ分辨率为2 ms。
当动作接点1在(f+0.5+△t,/2) ms时动作，测控装置遥信1的时标毫秒位打为(t+1) ms，如动作接点2在（t+l.5 -At/2）ms时动作，遥信2的时标会打为(t+1.0)nls，则SOE分辨率为0 ms．，
从1二面的分析可以得知，进行遥信SOE分辨率测试时．111于实际遥信开入的时间差并不是绝对的1ms,存在误差△tms，遥信1和遥信2的SOE分辨率有一定的概率出现0 ms和2 ms的情况。出现0 ms和2ms的概率由遥信测试仪器1 ms间隔的误差决定。假设遥信SOE分辨率测试仪器1ms的误差为At ms,则测控装置SOE分辨率出现0 ms和2 ms的概率百分比为100*△t。比如出为0.005 ms,则测控装置SOE分辨率出现0 ms和2 ms的概率为0.5%。
从上面的分析可以看出，受测控装置遥信时标的最小单位为毫秒的限制，理论上测控装置遥信SOE分辨率小于1ms的要求不可能100%满足。
3阻尼振荡波试验及现象分析
在实际应用中．由于一次开关操作可能出现重燃现象，从而产生电磁干扰。阻尼振荡波试验即模拟此类干扰对测控装置的影响。相关标准也要求测控装置在阻尼振荡波干扰下，遥信不误发漏发，SOE分辨率不受影响。
在某权威装置检测机构进行测控装置阻尼振荡波干扰下的SOE分辨率检验时，发现测控装置SOE受到了影响，出现SOE错误的现象。具体现象为：差模干扰下，实际2个遥信开入时问相差1ms时，装置遥信时间相差0 ms。将实际遥信开入时问差修改为10 ms后，装置遥信时间仍相差Oms。
进行阻尼振荡波干扰试验时试验接线如图4所示。
图4中SOE试验仪的K1首先闭合．1ms后K2闭合．试验要求测控装置遥信1先于遥信2动作，且时标相差1ms。
为了提高抗电磁十扰能力，一般测控装置要在遥信回路中添加电容滤波，如图1中的电容C。
根据阻尼振荡波试验的国家标准( GB/T17626.12)．阻尼振荡波的振荡频率为100 kHz和1MHz．且震荡电压在第三到第六周期后衰减至峰值的50%。理论上，阻尼振荡波干扰的高频干扰能被电容C吸收，此十扰不会引起光隔动作，从而影响遥信SOE。
为了查明原因，在图4中的测试同路增加了示波器监视遥信开入同路电压的变化。
当在H1和H2之间打差模干扰，并进行SOE测试时，示波器上捕捉到的波形如图5所示。
图5中的通道1测量的是遥信开入1上的电压，通道2测量的是遥信开入2上的电压。
从图5中可以看出，遥信开入l闭合后，开入1 L的电压瞬时由O V上升到220 V时，开入2上的电压也同时上升到220 V并逐渐衰减。实际遥信开入2在10 ms后闭合，开入2上的电压再发生一次突变。显然，开入2上的衰减直流电压导致了装置开入2提前动作，即测控装置遥信1和遥信2的时标相同，SOE错误。
下面详细分析出现初值为220 V的衰减直流分量的原因。
根据阻尼振荡波试验的原理( GB/T17626.12)．对遥信开入1和遥信开入2进行差摸干扰试验时的原理如图6所示。
在电容两端施加直流电压时，由于电容的充电效应．可认为此时电容瞬时导通。如图6所示，当开关S1闭合．直流电压对同路中的电容进行充电．直流电压能通过电容在遥信开入2回路中耦合进瞬时的直流电压。耦合路径如图7中的箭头所示。由于干扰源中的R4，Rs较大，故图7的耦合路径是在图6的基础上进行了简化处理。
用Multisim仿真软件对图7对应的电路进行仿真，电路参数如下：R3为200 Q，L和L2为1uH，耦合电容C为0.5uF，电感L为1uH，测控装置遥信开入回路以100 kfl,的电阻R进行等效。S1闭合后，遥信开入2上的耦合电压U2仿真波形如图8所示。从图8可见，遥信开入2上的耦合电压超过了开入的动作值（大约135 V），且持续的时间超过了10 ms。因此，差摸干扰下，出现SOE分辨率错误的原因是遥信1动作后，遥信2回路中耦合进入了直流分量，导致遥信2提前动作。
4 改进方法探讨
由于实验中的耦合回路和干扰源均集成到了实验仪器中，改变实验仪器的参数非常困难。本文提出一种实验接线方法能解决遥信开入l和遥信开入2的直流耦合问题。
在遥信开入1和遥信开入2上分别接入不同的直流电源可解决这个问题。具体的试验接线如图9所示。
对应的解耦的差模干扰原理电路如图10所示。从图10中可以看出，当S1闭合后，遥信1回路中的光隔导通，遥信1动作，遥信2所在的回路没有电流流过，遥信2不会动作。采用此方法后，遥信开入1和遥信开入2实现了解耦。
5结论
受测控装置遥信时标最小单位为毫秒的限制，实际测试中遥信SOE分辨率小于1 ms的要求不可能100%满足．本文分析了其理论原凶并计算了遥信SOE出现错误的概率。进行阻尼振荡波试验时，遥信SOE分辨率错误的原因是：SOE试验仪的动作接点1闭合后．通过耦合回路在装置的遥信2回路中耦合进了初值为220 V的衰减直流分量，导致遥信2提前动作。在通过仿真分析证明了该原冈后，本文根据阻尼振荡波试验的特点，提出了开入1和开入2上分别接入不同直流电源的解耦解决方案。
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