變電站通信設備抗干擾措施探討

姚玉梅

摘 要：本文剖析了變電站存在的主電磁干擾源類型，發(fā)現(xiàn)諧波、雷擊和開關操作引起的干擾現(xiàn)象十分頻繁，而以電導、電容、電感性為主的耦合方式也威脅著二次系統(tǒng)的正常運行狀態(tài)。為此我們提出了抑制二次干擾的具體措施，并討論了針對計算機等弱電通信設備抗干擾方式，不斷提高變電站設備的電磁兼容性。

關鍵詞：變電站；通信設備；電磁干擾；措施

現(xiàn)代科技發(fā)展帶動了對二次系統(tǒng)的開發(fā)和功能提升工作，幫助系統(tǒng)實現(xiàn)小于5V工作電壓和小信號電壓的目標，完成和一次系統(tǒng)干擾源統(tǒng)一頻段的任務，且本身足夠寬大的工作頻帶為提高感應外界干擾的能力做出了巨大貢獻，從敏感度和性能上都優(yōu)于傳統(tǒng)設備。變電站在實際運行過程中要依靠自動化裝置、微機監(jiān)控系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)來獲得連通和保護，而這些設備受電磁波的干擾概率極大，對變電站的穩(wěn)定運行狀態(tài)有所影響，而針對主電磁干擾源提出相應的防擾措施和抑制方案至關重要。

1 變電站的主電磁干擾源

研究發(fā)現(xiàn)變電站一次回路處于暫態(tài)時期時必然會產(chǎn)生電磁干擾，這和呈開放狀態(tài)的耦合途徑有著重要關系，而一次回路到二次回路的過程也是產(chǎn)生干擾的因素之一。二次回路中要用到大量的控制或檢測儀表，包括用于通信和繼電保護的設備，從本質上來分析它們都具有弱電性，所以在抗干擾過程中難以形成有效的屏障。對電磁波的防范工作不到位會直接導致二次回路設備的非正常運行狀態(tài)，一旦超過設備極限還會造成絕緣擊穿損壞的嚴重后果，這種永久性的故障無法修復。為此我們詳細分析了變電站主要出現(xiàn)的電磁干擾源以及其本質特征，為防干擾工作做好基礎鋪墊。

1.1 諧波的干擾

高次諧波電流受變壓器鐵芯本身非線性特征的影響而產(chǎn)生電源電壓波形畸變的現(xiàn)象，繼而在電容耦合的幫助下接近二次設備并加大感應電流和電壓的數(shù)值干擾，一旦超過二次設備的最大承受值即會發(fā)生損壞的結果。

1.2 開關操作引起的干擾

開關操作引起的干擾巨大，當變電站微機綜合自動化系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時斷路器必然要通過跳閘動作來避免重大隱患的發(fā)生，而本身開關動觸頭和靜觸頭斷開的瞬間會引起電弧重燃的現(xiàn)象，這個過程的高頻振蕩電流和脈沖電壓將達到很高數(shù)值。干擾的產(chǎn)生來源于高脈沖電壓、振蕩電流和脈沖量、開關量的重合，微機監(jiān)控系統(tǒng)的兩項參數(shù)也將處于同頻段狀態(tài)，此時正常運行的二次系統(tǒng)將得不到很好的保護，甚至對用于傳遞數(shù)字邏輯信號的計算機和微機也會產(chǎn)生重大的干擾，直接影響到信號傳播和信息接收工作。

1.3 雷擊干擾

雷電對變電站的干擾和損害難以避免，當雷電產(chǎn)生的巨大電流經(jīng)過接地點開始接觸電網(wǎng)時電位會迅速飆升，此時二次回路接地點距離大電流入地點的距離至關重要，過短的距離會使得二次回路接地點電位隨之同向升高，這種現(xiàn)象會直接導致二次回路過程中共模干擾的結果，電壓的異常升高是發(fā)生二次設備絕緣擊穿的主要因素。

2 干擾耦合方式

依據(jù)耦合原理劃分變電站電磁干擾類型，主要包括輻射耦合、電容耦合兩種，還有常見的電感性耦合和電導耦合方式。通常來說電導耦合是單一電路干擾電流引起的，借助公共線路來操作阻抗流行為，繼而對另一電路產(chǎn)生耦合作用；輻射耦合方式是在一次系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾中衍生出來的，干擾對象是二次系統(tǒng)。變電站設備內(nèi)部電路出現(xiàn)分布電容，所以當干擾電壓發(fā)生微小變化時都會作用于分布電容，最終達到電磁波傳導干擾的目的。電感耦合受眾最廣，只要依靠導線微小電流變化就能對旁邊導線產(chǎn)生作用，使其發(fā)生感應電壓干擾的情況，實際上在很多突發(fā)事件過程中只要一次回路電流發(fā)生了異常變化，此時感應電壓也會隨之變化，附近的一次系統(tǒng)必然會受到不良影響。二次回路的耦合方式和干擾源之間有著密切、復雜的關系，而多類耦合方式共同存在且互相干擾的現(xiàn)象并不罕見，在耦合方式的引導下研究消除干擾的方法有利于控制不同干擾源的負面作用。

3 變電站的電磁干擾的抑制措施

3.1 抑制二次干擾的措施

多類電磁干擾源的存在必然會影響二次回路的正常運行，而通過利用電磁兼容性來抑制二次干擾十分關鍵。一般來說互感器和二次交流回路的連接為耦合電容侵入設備內(nèi)部提供了良好的條件，而采取濾波措施的第一步是用并聯(lián)方式處理非線性電阻元件和濾波電容器，使其形成浪涌吸收器，對抑制差模和供模干擾有一定作用。對通信線路采取濾波措施也能很好的阻止電磁波的進攻。科學的接地方式既能將外部電磁阻擋在外，又能阻止變電站電子電氣設備內(nèi)部電磁波外泄，保持足夠的距離來避免雷擊感應電壓作用于二次回路接入點的現(xiàn)象。

3.2 計算機等弱電通信設備的抗干擾措施

變電站內(nèi)部對電力系統(tǒng)的要求極高，各類通信設備、計算機、電子設備的使用導致了電磁交錯傳播的現(xiàn)象，而帶電設備本身即是干擾源也是被干擾對象，承載了電流的導線會向四周發(fā)射電磁波。從設備的按照和使用問題處理解決抗干擾問題是必然趨勢，對發(fā)揮核心作用的通信機房進行屏蔽處理，這一步是應對空中輻射耦合方式的重要環(huán)節(jié)。通常情況下使用不間斷電源和直流開關電源也能很好的抑制交流干擾信號的作用。采取正確、有效的接地方式也是保護計算機等弱點通信設備的重要方法，例如分開接地和多點節(jié)點方式，都是分解感應電位的良好途徑，或者采用公用接地或單點接地模型，降低電磁波擊穿絕緣設備的概率。

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