綜合自動化變電站微機保護抗干擾系統研究

任寶斌

山西焦煤西山煤電集團公司發電公司，山西 太原 030053

隨著國民經濟的快速發展，社會電力需求的日益增加，各行各業對電能質量要求的不斷提高，各種智能設施的普遍應用，使得電力穩定供應的要求不斷增加。綜合自動化變電站的微機保護抗干擾系統運用現代先進的計算機科學技術、現代電子通信通訊技術和信息處理技術等達到對變電站二次設備（包括微機保護、測量、信號、控制、故障錄波、遠動裝置及自動裝置等等）的功能進行優化設計的目的，對自動化變電站的運轉情況執行監視、測量、協調和控制的一種綜合系統。其主要特征是將保護、監控、協調、通信等功能通過互聯網聯系起來，分功能模塊進行結構化設計組裝，通過各種可是設備將抗干擾能力全方位提高，使變電站的管理更加先進，工作更加穩定可靠。在電力系統的運轉過程中，不可避免的會產生大量的電磁場，而這一電磁場反作用于電力設備特別是二次設備。因此，必須展開對自動化變電站微機保護抗干擾系統的研究，以便早日找到最優化的變電站抗干擾的辦法，供廣大同仁互相借鑒。

1 微機保護的原理

微機保護裝置應該具有一定的抗干擾能力，同時這些裝置本身不可以對周圍的電子裝置產生電磁干擾。微機保護裝置不僅要求自身有較高的性能，同時要求可以抑制電子線路之間的相互干擾，尤其是高頻數字、模擬混合電路，即應有良好的電磁兼容性。

2 綜合自動化變電站內電磁干擾產生的原因

由于發電廠和變電站本身就是一個強大的電磁干擾源，在正常工作和出現故障時，都會產生各種電磁干擾。同一個電力系統內的各種電力設備，無論是改變運行方式，出現故障或進行開、關等操作時，都會引發電磁振蕩，這些電磁場的波會對很多電力設備的工作性能產生影響。電磁干擾主要表現在一次設備與一次設備、一次設備與二次設備、二次設備與二次設備之間，包括工作頻率、諧波、沖擊和高頻振蕩。

1）開、關操作引起電磁干擾；

2）二次回路的操作引起電磁干擾；

3）短路產生的大電流對二次設備產生干擾；

4）大型變壓器、發動機和電動機、高壓導線等都會產生射頻干擾；

5）雷雨天氣時會產生雷電干擾，雷電流最高可達200KA，經避雷器導入地面，使得地面上的電網電位分布極不均勻；

6）電力系統一次設備和二次設備之間不斷發生電磁的耦合，會產生耦合干擾。

3 綜合自動化變電站微機保護抗干擾的原理

抵御電磁干擾的一個基本理念，就是設計一個合理的能夠最大程度抵消電磁場量的方案。要想實現自動化變電站微機保護系統抗干擾的要求，應該找到干擾源抑制、削弱干擾源，切斷電磁耦合的所有路徑，降低電力設備對電磁干擾的敏感性。外部干擾源產生于不受控制的自動化變電站的外部，基本上是無法將其消除的，但是可以對其進行抑制。

3.1 屏蔽

1）電機設備與自動化系統的輸入輸出的連接電纜的兩端有屏蔽部分，也可以對電磁干擾有一定的削弱作用；

2）電機設備內部，某些自動化系統中的某些互感器中有可起到相當明顯的削弱干擾作用的屏蔽部分；

3）電機的機箱或機柜的電力輸入端對地接一個耐受高壓的小電容，可有效抑制外部的高頻干擾，在有效遏制電流變化是對微機保護的干擾上取得了顯著效果；

4）變電站系統所使用的金屬材料也可以對干擾起到一定程度的屏蔽作用。

3.2 與地面連接

1）雖然將電氣設備與地面連接是以防雷擊為主要的目的，但是也可以在減弱電磁干擾方面起到一定作用。

2）二次系統接地可從工作和保護兩大方面出發。工作接地可以有效保證電機設備電流的穩定性，從而減少干擾的發生。而保護接地是采取的輔助手段。

3.3 隔離

采取合理的隔離措施，可以減小傳到系統的電磁干擾。

1）由于在電力企業中各個儀器如應用自動化所用到的各種計算機系統所采集到的數據，大部分來自于最初系統的各個電氣設備經過一定變化產生的，并經由強電回路輸出，并不能直接流入自動化系統，必須經過隔離變壓器的有效隔離，并且隔離變壓器一次、二次之間的屏蔽層必須配合接地措施，才能有效起到屏蔽效果；

2）自動化系統開關量的輸入和輸出，主要是受斷路器、隔離開關的輔觸點和主變壓器分接頭位置等的控制。并且這些開關都處于強電回路中，如果將這些開關都與自動化系統直接連接，就會引入強電磁干擾。因此，要對光電耦合裝置或繼電器觸點進行隔離；

3）其他隔離的手段主要有:在二次回路中在布置線路時應采取隔離措施；信號線的傳輸應進行分類使用；并且傳輸信號的電纜應與其他用途的電纜分開使用；給電氣設備中的二次設備配導線時，需注意避免各回路的相互感應所引起的干擾。

3.4 雷電天氣加強保護的措施

加裝雷電過電壓保護裝置是消除系統內模擬量輸入通道干擾的主要手段之一。

3.5 計算機導線抗干擾

由于絕大多數的微機保護抗干擾系統和其他一些電氣設備其供電電源線通常采用民用電流,任何因素對電網造成的沖擊、電壓和頻率的大幅波動都可直接或間接影響微機系統的正常運行，甚至會造成計算機死機，其中計算機的電源導線是計算機受到干擾的主要途徑。所以，對計算機交流供電系統的抗干擾措施的大力實施至關重要。

4 提高自動化變電站微機保護抗干擾能力的措施

1）加強設備管理，不斷鉆研新的合理化的組裝方法，找出更多解決問題的解決方法，不斷對設備進行同步升級，使其適用于新的發展方向；2）加強工作人員工作能力，不斷學習新的科學文化知識，并將理論與實際相結合，改善以往的不足之處，不斷的改革創新；3）多與同行業的優秀代表切磋交流，學習新的經驗與技術，使自動化變電站微機保護抗干擾系統的技術水平不斷提高。

5 結論

隨著綜合變電站自動化的水平不斷提高，大量的計算機和互聯網通信技術的使用使變電站自動化系統的抗干擾能力也有了很大的進步。但是，對于抗干擾工作的進一步加強和改進，我們要做的工作還有很多，可以說是任重而道遠。我們既要保護現有的儀器設備和電氣自動化裝置，又要繼續加大力度去爭取更加先進的技術，學習更加先進的理論知識。在對現有知識結構的不斷深化的前提下，也要繼續吸取更多領域的精華，將其融會貫通，應用到變電站自動化微機保護抗干擾系統中來。本文較全面的闡述了自動化裝置抗干擾的原理，也揭示了各種干擾源產生的原因，并給出了如何繼續加強抗干擾工作的幾點建議，希望以此作為業界各個工作崗位有意義的參考指導。

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