繼電保護(hù)的抗干擾探索

摘 要：變電站是一個(gè)具有高強(qiáng)度電磁場(chǎng)環(huán)境的特殊區(qū)域，干擾是造成變電站繼電保護(hù)裝置不正確動(dòng)作的原因之一。隨著技術(shù)的發(fā)展，變電站二次設(shè)備廣泛采用大規(guī)模集成電路，繼電保護(hù)設(shè)備的微型化，數(shù)字化，智能化發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠性要求越來越高，抗干擾能力要求也越來越強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；電磁干擾；抗干擾

中圖分類號(hào)： TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

繼電保護(hù)裝置一般由測(cè)量回路、邏輯回路和出口回路組成。測(cè)量回路從CT、PT采樣一次設(shè)備電流、電壓信息與裝置內(nèi)部設(shè)定的電流電壓信息相比較，做出是否越限的判斷；邏輯回路是將各個(gè)測(cè)量信息綜合起來，做出是否出口動(dòng)作的判斷；出口回路則是將動(dòng)作的信息轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)一次設(shè)備的動(dòng)作行為，保證一次設(shè)備可靠動(dòng)作?，F(xiàn)今的繼電保護(hù)也由低功耗小體積、高靈敏高可靠，逐步向自動(dòng)化、智能化發(fā)展。因此保護(hù)的抗干擾能力也應(yīng)相應(yīng)增強(qiáng)和完善。

1 電磁干擾源

電磁干擾源一般通過傳導(dǎo)、電磁場(chǎng)、磁場(chǎng)及電場(chǎng)對(duì)變電站繼電保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生干擾。傳導(dǎo)是指經(jīng)過金屬線路的傳輸，其途徑可分為電容傳輸，電感傳輸和電阻傳輸。傳導(dǎo)干擾的傳輸要求在干擾源及敏感設(shè)備間有完整的電路連接 ，包括導(dǎo)線、供電電源、公共阻抗、設(shè)備機(jī)架、金屬支架、接地平面、互感或電容等。磁場(chǎng)感應(yīng)是指交流電流在導(dǎo)體中流動(dòng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)與相鄰的導(dǎo)體耦合 ，產(chǎn)生感應(yīng)電壓。電場(chǎng)耦合發(fā)生在低阻抗電路中，導(dǎo)體上的交流電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)與臨近導(dǎo)體耦合，并感應(yīng)出電壓。電磁場(chǎng)耦合是指當(dāng)交變電壓通過網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)體產(chǎn)生交變電流時(shí)，產(chǎn)生電磁（ EM）波，E場(chǎng)和H場(chǎng)互為正交同時(shí)傳播，其傳播速度由傳輸介質(zhì)決定，在自由空間等于光速，在靠近輻射源時(shí)，電磁場(chǎng)的幾何分布和強(qiáng)度由干擾源特性決定，僅在遠(yuǎn)處是正交的電磁場(chǎng)。而目前大部分保護(hù)和監(jiān)控裝置既有數(shù)字部件，又有模擬部件，模擬電路在干擾作用下往往使開關(guān)電路誤翻轉(zhuǎn)，在沒有完善閉鎖措施時(shí)將會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作；數(shù)字電路受干擾作用往往造成數(shù)據(jù)或地址傳送錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致裝置運(yùn)行故障或功能故障。

2 繼電保護(hù)的抗干擾措施

2.1 接地

接地是電力系統(tǒng)中的一種非常有效的抗干擾的技術(shù)措施。電器設(shè)備接地不僅為了保護(hù)設(shè)備，也同時(shí)起到人身安全的防護(hù)作用，繼電保護(hù)裝置柜體、電子儀器外殼或屏蔽層通過接地使高頻干擾電壓形成低阻通路，可達(dá)到防止其對(duì)裝置引起干擾。另外，一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中有兩點(diǎn)或兩點(diǎn)以上接地，則兩點(diǎn)間的地電位差會(huì)引起干擾，因而一般都采用“一點(diǎn)接地”的準(zhǔn)則。如一變電站中的幾組電壓互感器，其二次回路的中性線需要都引入室內(nèi)，在母線上連接并一點(diǎn)接地，以防止將開關(guān)場(chǎng)的地電位差引入繼?；芈?。對(duì)微機(jī)保護(hù)集成電路保護(hù)而言，保護(hù)機(jī)箱、機(jī)柜結(jié)構(gòu)上的良好接地系統(tǒng)對(duì)抵抗幅射電磁干擾是十分重要的，這要求保護(hù)繼電器應(yīng)采取表板、機(jī)箱可靠接觸并接地，機(jī)柜前后門可靠接地，各層機(jī)箱接地，并且接地線要粗（絞股線）且直接焊接在柜接地條上，將幅射電磁干擾信號(hào)盡可能旁路到地里。另外要注意，電子技術(shù)中信號(hào)的基準(zhǔn)電位 “地”與測(cè)量裝置中的接地（輸入與輸出信號(hào)的公共零電位），兩者不能混淆。所以通常電子裝置或設(shè)備有三種性質(zhì)的地線，信號(hào)地線、金屬地線（機(jī)殼、機(jī)箱的保護(hù)地線）與驅(qū)動(dòng)回路地線，這三種地線應(yīng)該分開設(shè)置，并通過一點(diǎn)接地，可避免因公共地線各點(diǎn)電位不同而產(chǎn)生的干擾。

2.2屏蔽

屏蔽是防止靜電電場(chǎng)電磁相互感應(yīng)的方法。它的目的就是隔斷“場(chǎng)”耦合。在繼電保護(hù)微機(jī)裝置內(nèi)部，通常蔽指的就是靜電屏蔽和電磁感應(yīng)屏蔽。

靜電屏蔽應(yīng)具有完善的屏蔽體和良好的接地。電磁屏蔽就是以金屬隔離的原理來控制電磁干擾由一個(gè)區(qū)域向另一區(qū)域感應(yīng)和輻射傳播的方法。因此如銅板銅箔、鋁板鋁箔、金屬鍍層和導(dǎo)電涂層等高導(dǎo)電性的材料常作為屏蔽材料，以滿足電磁兼容性要求。實(shí)際變電站二次設(shè)備的電磁屏蔽效能更大程度上依賴于機(jī)箱的結(jié)構(gòu)，即導(dǎo)電的連續(xù)性。機(jī)箱上的接縫、開口等都是電磁波的泄漏源。穿過機(jī)箱的電纜也是造成屏蔽效能下降的主要原因。解決機(jī)箱縫隙電磁泄漏的方式是在縫隙處用電磁密封襯墊。電磁密封襯墊是一種導(dǎo)電的彈性材料，它能夠保持縫隙處的導(dǎo)電連續(xù)性。機(jī)箱上開口的電磁泄漏與開口的形狀、輻射源的特性和輻射源到開口處的距離有關(guān)。通過適當(dāng)設(shè)計(jì)開口尺寸和輻射源到開口的距離也能夠改善屏蔽效能。

二次電纜也應(yīng)采用屏蔽電纜，盡量減少接頭。對(duì)于重要的控制電纜，在設(shè)計(jì)中應(yīng)采用完整的電纜，盡量考慮減少電纜的長(zhǎng)度。電纜的敷設(shè)也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，二次回路中來回的兩根芯線必須在同一根電纜中，以避免產(chǎn)生過大的差模電壓，由電容式設(shè)備來的二次電纜應(yīng)緊靠接地引下線敷設(shè)；禁止不同能量等級(jí)的強(qiáng)電與弱電回路共用一根電纜。

濾波、退耦

濾波器是抑制經(jīng)導(dǎo)線耦合到電子電路及電氣設(shè)備的干擾的一種有效方法。在繼電保護(hù)電路中濾波器隨處可見，在交直流電源輸入回路、邏輯鑒別回路、高頻收發(fā)訊回路中濾波器都起著重要作用。交流信號(hào)輸入通道都有前置模擬低通濾波器，兼有抗干擾的作用。交直流信號(hào)輸入通道兩個(gè)端子間應(yīng)裝上0.01-0.047pF的退耦電容，為高頻橫模干擾信號(hào)提供旁路。從抗干擾角度考慮，RC濾波器比LC濾波器好，因?yàn)镽C濾波器是耗散式濾波器，把噪聲能量變成熱能耗散掉了，而LC濾波器則會(huì)產(chǎn)生附加的磁場(chǎng)干擾，所以電感要加屏蔽罩。在電源系統(tǒng)中，對(duì)每個(gè)電路或每個(gè)組件都要采用退耦電路供電。

2.4隔離

為了抑制共模干擾，保護(hù)裝置中與外界連接的線路如模擬量、輸入輸出開關(guān)量、數(shù)字量和電源線等，經(jīng)由光電隔離或隔離變壓器隔離后再進(jìn)入裝置內(nèi)部。其中光電隔離主要通過光電耦合器將外部開關(guān)量信號(hào)及開關(guān)量輸出和內(nèi)部電氣回路進(jìn)行隔離，隔離變壓器主要通過專用變壓器將一、二次側(cè)的交流回路隔離。

結(jié)語

電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)回路數(shù)量多，系統(tǒng)復(fù)雜，所處的工作環(huán)境亦復(fù)雜多樣。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，各種微機(jī)型繼電保護(hù)裝置、制動(dòng)裝置和監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，對(duì)工作環(huán)境條件的要求也越來越嚴(yán)格，干擾是造成成繼電保護(hù)裝置不正確動(dòng)作的主要因素之一。只有我們加強(qiáng)對(duì)抗干擾的認(rèn)識(shí)和探索，采取正確的抗干擾措施，繼電保護(hù)裝置才能更好的工作，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]江蘇省電力公司. 《繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù)》

[2]《發(fā)電廠和變電站電磁兼容導(dǎo)則》中國(guó)電力科學(xué)院2000（1）.