卜广智：配电监视系统误报故障的分析与处理

　 广西电视台卜广智介绍了广西电视台发送部配电监视系统的干扰源及故障原因，介绍了解决方案以及取得的效果。

　　1.故障原因分析及处理措施

　　监视系统出现误报现象的是第5条RS485通信总线，这条通信总线在通信网络结构图中接在2#PLC的COM4口，监视主接线中的二级馈线部分。二级馈线有两个独立的配电柜，每个配电柜有两个EM-M智能数字仪表和一块RSI32遥测模块，两块RSI32遥测模块共用一个24V电源，柜与柜之间通过RS485通信线连接，然后将数据通过100米RS485通信线传送至主配电机房的2#PLC的COM4接口，两配电柜位于多个频道的电视发射机机房内，配电柜旁安装有两台300KVA的干式隔离变压器。由于5条RS485总线中，用户执行程序基本相同，但只有第5条RS485总线出现误报现象，经过对PLC用户程序的做此对校验，确定PLC用户程序无误后，可推断造成系统误报的原因并非来自用户执行程序的错误，而是由于干扰的串入而引起信号混乱。

　　根据现场配电柜的布置及接线的走向情况，可能造成干扰有以下几个干扰源：a、来自电网的干扰：由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌，大型电力设备起停，交直流传动装置引起的谐波，电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源。b、电磁辐射的干扰：配电柜处于多台电视发射机房内，电磁辐射较大，RS485通信号线受空间电磁辐射感应的干扰，信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。c、电磁场干扰，配电柜旁有两台300KVA干式隔离变压，强大的磁场也可能引起电源的谐波和电磁感应干扰。d、接地系统不规范造成的干扰接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰：而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。e、来自为RS132提供工作电源的24V电源模块的干扰，为两块RSI32遥测模块提供工作电源的是普通DR-4524滤波整流电源模块，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。f、RSI32电源线感应干扰24V电源模块同时给两块RSI32遥测模块供电，由于两个配电柜并非并列布置，而是独立安装，出于美观，24V直流电源通过5米的电缆沟给另一块RSI32遥测模块供电，而电缆沟内的有多组380V动力电源线，而且就在隔离变压器下方，强大的交变磁场对直流电源造成干扰。g、感性负载投，断的干扰，配电柜的抽屉单元采用的是开关带接触器的组合方式，接触器线圈断电时，在电感线圈上产生很高的感生电动势，同时，触头产生的火花或电弧是一个发射高频噪声的干扰源，该干扰直接串入电源中，形成串模干扰。

　　2.原因分析

　　首先，对于来自电网的干扰，基本可以排除，因为监视系统共有5条RS132通信总线，如果干扰来自电网，那么其他4条RSI32通信总线也会受到干扰，但现场只有第5条RSI32通信总线干扰，而且距PLC有100仍米的距离，因此不可能由电网引起。

　　第二，电磁辐射和电磁场在RS485通信线产生感应干扰也基本可以排除，因为配电柜尽管安装在电视发射机房内，而且配电柜旁又安装有两台300KVA干式变压器，电磁辐射和电磁场较大，但电磁辐射频率是固定的，RS485通信线也距隔离变有一定的距离。从发生误报故障的时间来看，主要集中在1：30、6：30、9：00、14：00、21：00左右，如果是电磁辐射和电磁场干扰，误报的频率应该更高。而且配电系统采用TN-C-S的揍地系统，不存在多点接地，无接地环流，RS485通信线的屏蔽线也在柜内单点可靠接地。良好的接地能很好地避免外来信号对通信线路产生感应干扰。

　　第三，在确定接地良好，排除电网干扰，电磁辐射和电磁场对RS485通信线的感应干扰后，给RSI32供电的24V电源线所走的电缆沟内有关动力电源线，违反了交、直流不能同走一沟的原则。尽管只有5米的距离，但负荷不断变化的交流电和隔离变压器的交变磁场，很容易在直流电源线中产生干扰源。另外，从发生误报的时间来看，9：00、14：00、21：00左右，是电视发射机房空调频繁启动的时间，空调的频繁启动，动力线的工作电流就相应发生变化，变化的电流产生必然在24直流电源线内感应出相应的干扰源，干扰源从RSr32遥测模块工作电源的串入导致传输信号混乱，正好在时间上与故障相应。

　　第四，1：30、6：30左右的两个时间点，是部分电视发射机开，关机的时间，接触器的分，合过程，由于工作线圈的感应电匠和触头分、合所产生的高频干扰源直接串入电源对RSI32工作电源的干扰也正好与误报的时间相吻合。

　　第五，如果接触器操作引起的干扰成立，那么DR-4524滤波整流电源模块抗干扰能力太差。

　　基于以上分析，造成监视系统误报的原因来自24V直流电源线的错误布线，接触器操作产生的高频干扰和DR-4524滤波整流电源模块抗干扰能力太差。

　　3.处理措施及效果

　　首先，针对24V直流电源线布线的错误，将24V直流电源线改为从配电柜顶跨接，改接后，9：00、14：00和21：00三个时间段的误报情况消失，印证了上面的分析。

　　第二，针对接触器分，合所产生的高频干扰，把DR-4524滤波整流电源模块的输入220V电源改从隔离变压之后揍取，改接后，1：30和6：30两个时间段的误报现象减少，从原来每天出现到5-6天出现一次。

　　第三，将把DR-4524滤波整流电源模块更换成QS3-421 POWER SUPPLY，更换之后，1：30和6：30两个时间段的误报现象进一步减少，由5-6天出现一次到10-12天出现一次，但误报现象仍未彻底消失。

　　第四，基于以上的处理效果，可以肯定，进一步净化RSI32遥测模块的工作电源备可实现彻底消除监视系统误报现象。为此，电源模块输入220V电压之前加装稳压器和高频滤波器。经过这样处理，误报现象彻底排除。监视系统自投入运行至今已将近两年，显示正常，报警准确，不再出现误报现象。

　　电磁干扰的种类很多，干扰方式也不尽相同，有时会多种干扰同时出现，但最终所有的干扰源都要通过电源或传输线的串入造成对设备的干扰，电磁干扰虽然看不见，摸不着，但要消除电磁干扰还是有规律可循的，只要接规范安装，可靠接地，选择生能可靠的设备，就能消除干扰。