防過電壓在RS485通訊回路的安全策略

安徽省電力有限公司黃山供電公司 舒永志 吳觀紅 舒三麗 李閱

1　異常狀況和分析

近兩年來，運行值班員值班發現，某220kV變電站35kV的保護裝置通信經常發生中斷現象。尤其是當操作電容器和電抗器時或遇到雷雨天氣，經常造成35kV保護裝置與通信服務器通信中斷，從而導致35kV保護裝置失去監控，使運行人員無法看清現場地設備實際運行情況，而且造成誤判斷。為此，自動化檢修人員要經常臨時趕到現場進行搶修，耗費了大量人力和物力，盡管采取了多種措施，效果也不是很明顯。

通過查閱圖紙和觀察，在變電站構成RS—485總線網時，采用雙絞線作傳輸線，傳輸線一般在室外架空或沿電纜溝敷設，所以在雷雨季節常發生因雷電傳輸線上引起的瞬變過電壓，而變電站總自系統RS—485的網絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結構，即通常采用一條總線蔣各個節點串接起來，不支持環型或星型網絡，因此，雷電的引發的瞬變往往導致傳輸線上的多個RS—485收發器損壞。

RS—485接收器差分輸入端對“地”的共模電壓允許-7V+12V，超過此范圍的過壓瞬變就可能損壞器件，引起過壓瞬變的來源通常是雷電、靜電放電、電源系統開關干擾等，例如人體接觸芯片的引腳而產生靜電放電，其電壓可以高達數10千伏，可使在工作中的器件產生閉鎖而不能運行或使器件受損；而感應雷在RS—485傳輸線上引起的瞬變干擾，其能量更可能在瞬間燒毀聯接傳輸線上的全部器件。

2　防范措施和建議

在實施中，查閱大量資料的基礎上制定了詳細的防護方案，與自動化專業一起進行反復的討論和研究，并多次到現場進行勘察、測試，最終提出一套較為專業的整改措施。

圖1　現場電路圖

將敷設在35kV設備室電纜溝內485總線套上金屬管，并兩端接地（黃綠線為接地處）；

將35kV保護裝置的Ⅰ、ⅡRC485總線在設備室和保護室兩端分別加裝防雷器件，在所有35kV保護裝置通信接口處加裝防雷器件。

所有RC485總線的空余線芯和屏蔽層全部做接地處理。

將35kV設備室的直流220V電源和PT電壓加裝防雷器件，將保護室1#、2#站用電交流輸出380V電源和直流輸出220V電源分別加裝防雷器件如圖2、圖3。

整改結束后，雷雨天氣通訊狀況有了好轉。通過自動化人員進行了簡單的測試，值班員對電容器和電抗器進行了多次分、合閘操作。在操作過程中，我們對保護裝置通信芯片的工作電平進行測量，沒有發現明顯波動，而以前每次操作電容器或電抗器，通信芯片的工作電平都會有所升高，幾次操作以后，通信芯片就會損壞，由此說明通過這次整改，取得的效果還是比較明顯的。

3　RS485通訊回路安全策略

結合RC485通訊回路的特點包括，在裝置電源防護、裝置通信口防護、RS485總線防護及改變網絡拓撲結構等相關問題上提出策略意見：

查看RC485接口地保護測控接線，發現所有接線是否地線均未接地，如存在有可能造成在雷電時感應電壓造成通訊芯片地損壞，立即整改。

采用串聯接線，在接線地末端最容易損壞，可能感應電壓無通路二疊加雙倍電壓造成末端通訊芯片損壞。

未加裝防雷設施無法承受高的感應電壓，采取必要的防護措施。

嚴把質量關，芯片質量本身有問題。

嚴審設計關，設計存在缺陷。

嚴格驗收關。

接線不良也會造成通訊中斷，接地應可靠。

4　結束語

黃山公司采用RS485總線方式通信的變電站，在35kV和10kV開關室內，完善保護測控各種接地防護（包括外殼地、通信地和RS485屏蔽地），并將開關室內電纜溝內橫跨處用鐵管互套，其次在室外電纜溝（包括上樓總線）采用全線套鐵管方式等有效的過電壓防護措施。減輕集控運行人員工作負擔，提高了電網的穩定安全運行，確保綜自變電站自動化設備運行穩定可靠。

圖2　避雷器

圖3　避雷器線路

參考文獻：

[1]綜合自動化變電站RC485通訊防雷技術應用梁鴨紅《供電與用電》總第119期

[2]部分廠家防雷裝置說明書