變電站自動(dòng)化系統(tǒng)抗電磁干擾措施研究

湯成亮 周輝焱

（安徽送變電工程公司 安徽合肥 230022）

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)抗電磁干擾措施研究

湯成亮 周輝焱

（安徽送變電工程公司 安徽合肥 230022）

電磁干擾影響變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，威脅變電站運(yùn)行安全，提高了變電站運(yùn)行維護(hù)成本，降低了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。本文重點(diǎn)分析了電磁干擾對變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的影響因素，提出了避免或削弱電磁干擾危害的具體措施，對于變電站設(shè)計(jì)和施工建設(shè)具有一定的指導(dǎo)作用。

電磁干擾；變電站；綜合自動(dòng)化；措施；研究

1 引言

變電站綜合自動(dòng)化是將變電站二次設(shè)備，包括繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、自動(dòng)裝置、測量儀表、信號系統(tǒng)等，經(jīng)過功能組合，利用先進(jìn)的信號處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技，實(shí)現(xiàn)對變電站電氣設(shè)備的監(jiān)視、測量、自動(dòng)控制和電氣保護(hù)。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有功能強(qiáng)大、自動(dòng)化水平高、有效減少工作人員運(yùn)行監(jiān)視和設(shè)備操作的工作量，便于實(shí)現(xiàn)變電站無人值守等優(yōu)點(diǎn)，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行起著越來越重要的作用。變電站綜合自動(dòng)化的可靠性是指系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)的組成元器件在規(guī)定條件下完成規(guī)定功能的能力。如何提高變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的工作可靠性，是變電站設(shè)計(jì)和施工階段必須予以重視的研究課題。

2 電磁干擾的危害性

由于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)為弱電系統(tǒng)，電壓低，工作環(huán)境惡劣，并且變電站內(nèi)高壓電氣設(shè)備多，復(fù)雜的電磁環(huán)境對綜合自動(dòng)化系統(tǒng)影響較大，容易對傳輸網(wǎng)絡(luò)造成干擾，引起電氣設(shè)備誤動(dòng)或拒動(dòng)等對電網(wǎng)運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重安全風(fēng)險(xiǎn)的事件發(fā)生。

電磁干擾信號來自于干擾源，通過電磁耦合通道作用于微型機(jī)裝置內(nèi)部某些敏感回路。變電站內(nèi)高壓電氣設(shè)備的操作，如電氣設(shè)備操作引起的過電壓、雷電引起的浪涌電壓，電氣設(shè)備周圍靜電場、電磁波輻射和輸電線路故障產(chǎn)生的瞬間過電流等，都會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。電磁干擾的耦合方式主要有靜電耦合方式、互感耦合方式和公共阻抗耦合幾種型式。電磁干擾信號的存在，主要在以下幾個(gè)方面對變電站綜合自動(dòng)化的運(yùn)行造成影響[2]：

2.1 影響測量儀表的準(zhǔn)確性

電磁干擾信號影響測量儀表的準(zhǔn)確性，容易造成自動(dòng)控制系統(tǒng)和運(yùn)行檢修人員的誤判，對電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成威脅。如引起電度表等電能測量儀表的測量數(shù)值偏離實(shí)際值，還會(huì)對電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成影響。

2.2 影響開關(guān)電路

干擾信號能夠?qū)е麻_關(guān)電路翻轉(zhuǎn)，使數(shù)字電路中傳輸錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，造成系統(tǒng)紊亂、邏輯錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)丟失，嚴(yán)重時(shí)引起電氣設(shè)備誤動(dòng)、拒動(dòng)等現(xiàn)象發(fā)生，威脅電網(wǎng)運(yùn)行安全[1]，電磁干擾信號容易造成電子設(shè)備性能降低、元器件損壞等情況，即影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，也影響電網(wǎng)運(yùn)行安全。

2.3 影響系統(tǒng)電源回路

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的供電電源分為交流電源和直流電源兩類，其中交流電源受電網(wǎng)波動(dòng)的影響比直流電源要大的多。變電站監(jiān)控設(shè)備、通信設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備往往采用220V交流電源，電源點(diǎn)為站用變壓器，因?yàn)榈乩砦恢孟嗑噍^遠(yuǎn)，電源引線較長，而且在站用變壓器上還有其他負(fù)荷，因此，電網(wǎng)的沖擊和電壓、頻率的波動(dòng)都將直接影響自動(dòng)化系統(tǒng)的電源回路，造成計(jì)算機(jī)工作不穩(wěn)定，甚至死機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生。

2.4 影響模擬量輸入通道

酶放大免疫分析法與二維高效液相色譜法監(jiān)測萬古霉素血藥濃度的比較……………………… 王 敏，柳 航，金 路，等（1·26）

電磁干擾的可能后果是從電流互感器或電壓互感器的二次引線引入浪涌電壓，造成采集數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，對采樣數(shù)據(jù)的精度和計(jì)量的準(zhǔn)確性將造成影響，甚至造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作或者電子元器件損壞。

2.5 影響開關(guān)量輸入、輸出通道

變電站一次電氣設(shè)備（如斷路器、隔離開關(guān)等）的輔助觸點(diǎn)處于強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中，這些輔助觸點(diǎn)通過電纜引至開關(guān)量輸入回路過程中，很可能會(huì)帶有干擾信號，致使斷路器或隔離開關(guān)等電氣設(shè)備輔助觸點(diǎn)抖動(dòng)，造成設(shè)備誤動(dòng)作或分合閘位置信號錯(cuò)誤。

2.6 影響CPU和數(shù)字電路

電磁干擾侵入自動(dòng)化系統(tǒng)中的數(shù)字電路后，影響CPU的正常工作，其造成的后果主要有：①若地址線受干擾，會(huì)使CPU傳送的地址信息出錯(cuò)，導(dǎo)致取錯(cuò)指令，致使控制系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤指令或使系統(tǒng)陷入死循環(huán)。②若數(shù)據(jù)線受到干擾，容易造成CPU在傳送數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、邏輯紊亂等情況。③干擾信號影響計(jì)算機(jī)臨時(shí)存儲器中數(shù)據(jù)出錯(cuò)，致使系統(tǒng)無法正常工作。

3 抗電磁干擾的主要方法

由于電磁干擾對變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)有諸多危害，因此，在變電站設(shè)計(jì)和施工過程中如何采取科學(xué)的抗干擾措施，把電磁干擾可能產(chǎn)生的不良影響降到最低程度是電網(wǎng)設(shè)計(jì)人員和施工人員在變電站建設(shè)過程中必須研究的重要課題。

實(shí)際中，解決變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)抗電磁干擾的方法主要有兩個(gè)：①在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，優(yōu)先選用優(yōu)質(zhì)的微機(jī)芯片和半導(dǎo)體元件，設(shè)計(jì)合理的線路布局和制造工藝，從計(jì)算機(jī)終端和傳輸途徑兩個(gè)方面降低或杜絕電磁干擾對自動(dòng)化系統(tǒng)的干擾；②在施工階段，敷設(shè)電纜時(shí)嚴(yán)格遵守施工規(guī)范，將強(qiáng)、弱信號電纜隔離，控制電纜與電力電纜嚴(yán)格隔離，提高變電站電源與設(shè)備的接地質(zhì)量等。

4 抗電磁干擾的具體措施

落實(shí)到工程實(shí)踐中，可以采取的具體抗電磁干擾措施如下：

4.1 設(shè)置隔離與屏蔽層

變電站控制系統(tǒng)、繼電保護(hù)系統(tǒng)采集的模擬量來自一次系統(tǒng)的TA和VA，自動(dòng)化系統(tǒng)的開關(guān)量來自一次系統(tǒng)中斷路器和隔離開關(guān)等電氣設(shè)備的輔助接點(diǎn)，他們均處于強(qiáng)電回路中，不能直接輸入到綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，而必須在一、二次系統(tǒng)中設(shè)置隔離層，而且屏蔽層必須安全接地。

4.2 合理布置二次設(shè)備配線

二次回路布線時(shí)，應(yīng)考慮強(qiáng)、弱信號電纜的隔離，避免強(qiáng)弱信號使用同一根電纜，并將信號電纜與電力電纜隔離。二次設(shè)備配線時(shí)，應(yīng)注意避免各個(gè)回路的相互感應(yīng)。

4.3 控制系統(tǒng)使用逆變電源

控制系統(tǒng)使用逆變電源，由蓄電池220V直流電源逆變成交流電源供綜合控制系統(tǒng)使用，可以避免或削弱電源回路引人的干擾信號。

4.4 做好電源接地處理

如前所述，電磁干擾信號進(jìn)入綜合自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要途徑之一就是通過電源回路耦合進(jìn)入系統(tǒng)元器件。因此，正確處理電源的接地方式，能夠有效的削弱電磁干擾的影響。實(shí)際實(shí)踐表明，電源零線不與機(jī)殼相連，并減少電源線與機(jī)殼之間的分布電容，同時(shí)減少弱電回路中非電源線的部分與機(jī)殼之間的分布電容，可以完全隔斷電路板上其他部分同機(jī)殼之間的耦合。

4.5 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用多CPU系統(tǒng)

自動(dòng)化系統(tǒng)采用多CPU可以使CPU之間獨(dú)立運(yùn)行，有效減小部分元器件損壞對整個(gè)系統(tǒng)的影響，并且可以設(shè)置上位CPU對下位CPU的巡檢，在發(fā)生故障時(shí)可以方便的檢測出故障位置。

4.6 試驗(yàn)電源采用隔離變壓器

在電氣試驗(yàn)過程中，若試驗(yàn)電源采用三相調(diào)壓變壓器作試驗(yàn)電源時(shí)，應(yīng)采用隔離變壓器，使試驗(yàn)電源與系統(tǒng)隔離，防止電源干擾。同時(shí)，試驗(yàn)時(shí)，還用注意相間干擾的影響。

5 結(jié)束語

電磁干擾影響變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，威脅變電站運(yùn)行安全，通過分析查找影響因素，在變電站設(shè)計(jì)和施工建設(shè)階段，有針對性的采取避免或削弱電磁干擾危害的具體措施，能大大提高變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的工作可靠性。

[1]吳濱.變電站電磁干擾因素分析與處理方法.機(jī)電信息，2011（6）：79.

[2]國家電網(wǎng)公司人力資源部.變電站綜合自動(dòng)化.北京：中國電力出版社，2010.

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