變電站微機(jī)繼電保護(hù)抗干擾研究

向 岳

（廣東電網(wǎng)汕尾供電局，廣東 汕尾 516600）

1 引言

電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行十分重要，然而電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障和不正常運(yùn)行是無法避免的，繼電保護(hù)可以預(yù)防事故發(fā)生，自動、快速、有選擇的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除保證電力系統(tǒng)可靠地供電。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，微機(jī)型繼電保護(hù)裝置以其優(yōu)越的性能正在取代以往的電磁保護(hù)裝置和其它老型號的保護(hù)裝置。與此同時(shí)，來自各方面的干擾將通過微機(jī)控制系統(tǒng)的模擬量和開關(guān)量的輸入通道或其它途徑進(jìn)入微機(jī)內(nèi)部，一旦這些干擾對該系統(tǒng)產(chǎn)生作用，輕則造成數(shù)據(jù)傳送錯(cuò)誤，重則造成保護(hù)誤動、拒動，造成電力系統(tǒng)供電事故，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

2 微機(jī)繼電保護(hù)裝置的干擾源

2.1 微機(jī)繼電保護(hù)裝置的內(nèi)部干擾

微機(jī)繼電保護(hù)裝置的內(nèi)部干擾，是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、元件布局和生產(chǎn)工藝等所決定的，主要有以下幾點(diǎn)：①雜散電感或電容耦合引起的信號感應(yīng)；②長線傳輸造成的電磁波反射；③多點(diǎn)接地造成的電位差干擾；④寄生振蕩和尖峰信號引起的干擾。

2.2 工作環(huán)境中的干擾源及傳播途徑

在變電站中，電磁干擾的起因和傳播途徑主要如下：

（1）自然干擾。自然現(xiàn)象所引起的干擾以及來自宇宙的電磁波輻射干擾，如雷電、大氣低層電場的變化等不可消除的干擾。其中雷電干擾最為嚴(yán)重。當(dāng)雷電擊中在變電站的戶外線路或桿塔或控制樓時(shí)，一般會有大電流注入接地網(wǎng)，二次線路的屏蔽層在不同的地方接地時(shí)，就會因地網(wǎng)電阻的存在而產(chǎn)生流過屏蔽層的瞬態(tài)電流，從而在二次線路的芯線上感應(yīng)出干擾電壓。

（2）電網(wǎng)故障干擾。故障時(shí)，和雷擊的情形相類似，將會有很大的電流注入接地網(wǎng)，從而引起二次線路中的干擾電壓。

（3）高壓隔離開關(guān)和斷路器的操作。當(dāng)斷路器、隔離開關(guān)開斷時(shí)，由于系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，將在開斷點(diǎn)產(chǎn)生電弧。由于電弧的衰減有一定的周期，使產(chǎn)生的電流電壓脈沖對二次回路形成長時(shí)間的干擾，從而造成嚴(yán)重的危害。

（4）電容耦合干擾。由于一次設(shè)備載流體對二次回路間存在電容，因此一次設(shè)備對二次電纜產(chǎn)生電容干擾。另外，在變電站內(nèi)存在導(dǎo)線之間的相互耦合以及電源線與系統(tǒng)的耦合，這種電場耦合或磁場耦合也是干擾二次設(shè)備工作的原因之一。

（5）局部放電（電暈、沿面放電）。這種干擾產(chǎn)生頻率較高的電磁輻射，可能會在電子設(shè)備的線路中造成干擾。

（6）絕緣電路中因絕緣擊穿、避雷器和火花間隙放電引起的暫態(tài)現(xiàn)象，這些現(xiàn)象導(dǎo)致的暫態(tài)現(xiàn)象與開關(guān)操作產(chǎn)生的暫態(tài)現(xiàn)象類似，隨后的短路電流還會在電氣裝置的接地網(wǎng)上引起工頻電壓升高。

（7）其他還包括靜電放電、二次回路的開關(guān)操作、無線電輻射機(jī)產(chǎn)生的高頻輻射、電壓波動、電壓暫降、短時(shí)中斷、電源頻率變化及諧波等。

3 防干擾措施

3.1 屏蔽措施

在微機(jī)保護(hù)的裝置內(nèi)部，通常的屏蔽指的就是電磁感應(yīng)屏蔽和靜電屏蔽。通常微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部的CT、PT的原邊和副邊線圈之間、開關(guān)電源的原邊和副邊線圈之間均需要采取屏蔽措施。

從目前的快速瞬變抗干擾試驗(yàn)結(jié)果來看，CT、PT屏蔽層是否良好接地對試驗(yàn)的結(jié)果影響很大。除了某些CT、PT兩側(cè)線路布置不當(dāng)?shù)那樾瓮?，通常是在模擬量輸入通道上施加快速瞬變干擾，屏蔽層接地的話，裝置可通過IEC61000－4－4要求的某個(gè)試驗(yàn)等級，若裝置的屏蔽層不接地或接地不好的話，試驗(yàn)結(jié)果變得不太理想。這至少說明，給CT、PT的原邊和副邊線圈之間加裝屏蔽層是很有必要的，特別是對那些數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用逐次逼近A/D的保護(hù)裝置，由于A/D對快速瞬變干擾很敏感，應(yīng)采取CT、PT的原邊和副邊線圈之間加裝屏蔽層和屏蔽層良好接地兩項(xiàng)措施。

3.2 接地措施

接地是抑制噪聲的重要手段，良好的接地可以在很大的程度上抑制裝置內(nèi)部的噪聲禍合，防止外部電磁干擾的侵入，從而提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

安全接地指的是當(dāng)用電設(shè)備的絕緣物質(zhì)層受到系統(tǒng)各種過電壓的作用，溫度升高引起的絕緣老化以及外部的機(jī)械作用引起的損傷都有可能使得設(shè)備的絕緣水平大幅下降，最終導(dǎo)致設(shè)備的金屬外殼、操作手柄等導(dǎo)電部分出現(xiàn)較高的對地電壓。EMC接地也即屏蔽接地，屏蔽接地可以有效地抑制靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)干擾。控制系統(tǒng)中的基準(zhǔn)電位是回路工作的參考電位，基準(zhǔn)電位的連線稱為工作地，通常是控制回路直流電源的零線。工作地和大地的連接一般有3種方式，分別為浮地方式、直接接地方式和電容接地方式。

3.3 濾波措施

微機(jī)保護(hù)裝置的端口部位如能設(shè)置低通濾波器，則效果會很明顯，這對增強(qiáng)硬件的抗干擾能力是一個(gè)極為有利的舉措。應(yīng)該設(shè)置濾波器的端口主要是電源端口。

傳導(dǎo)干擾是不可能完全消除的。設(shè)置濾波器的目的在于盡量將干擾衰減到某一個(gè)要求的技術(shù)水平，如對于外部干擾而言，不得導(dǎo)致裝置工作故障。如前文所述，在主要表現(xiàn)特征為電場的各類電磁干擾中，快速瞬變干擾是比較嚴(yán)重的一類，其頻率成分最高可考慮至400 MHz，在有條件的場合應(yīng)盡可能地采用低通濾波器，從GB/T17626.1提供的快速瞬變干擾的幅頻特性圖來看，低通濾波器的截止頻率應(yīng)在2 MHz以下，實(shí)際的使用當(dāng)中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)截止頻率可以放寬到10 MHz。

4 結(jié)束語

干擾是造成微機(jī)繼電保護(hù)裝置不正確動作的主要原因之一。采取有效措施解決抗干擾問題越來越迫切。隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，微機(jī)型保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中普遍應(yīng)用，干擾的來源種類多樣，傳播的方式也復(fù)雜多變。在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，干擾是不可避免的，只能在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行中加以充分的重視，采取措施相對降低其干擾的程度。處理好抗干擾問題將是系統(tǒng)安全運(yùn)行的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義。