電力系統(tǒng)繼電保護(hù)抗干擾措施探討

摘 要：在電力系統(tǒng)中，繼電器是繼電保護(hù)裝置中運(yùn)用最為廣泛的元器件，如果繼電保護(hù)裝置時(shí)效，則會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)非常大的損失。文章著重從繼電保護(hù)在運(yùn)行過(guò)程中所受到的干擾來(lái)源，干擾的傳播和危害性，提出的加強(qiáng)繼電保護(hù)裝置防干擾的幾種方式。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；抗干擾

在電力系統(tǒng)中，繼電器是繼電保護(hù)裝置中運(yùn)用最為廣泛的元器件，它的功能是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障之前，能準(zhǔn)確地找出故障的原因，及時(shí)切除故障，使電力系統(tǒng)繼續(xù)穩(wěn)定有效的工作下去。如果繼電保護(hù)裝置失效，則會(huì)給電力系統(tǒng)設(shè)備帶來(lái)很嚴(yán)重的損壞。

1 電力系統(tǒng)中干擾的來(lái)源和影響

1.1 電擊干擾

電擊是電力系統(tǒng)中受二次干擾的主要來(lái)源。近幾十年來(lái)，人員對(duì)電擊進(jìn)行了長(zhǎng)期的觀察和試驗(yàn)，積累了很對(duì)經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)資料表明，當(dāng)電力系統(tǒng)受到電擊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生延續(xù)時(shí)間為幾百微妙的沖擊的電流。當(dāng)電擊波打在變電站內(nèi)或輸電線路上時(shí)，電擊波會(huì)經(jīng)過(guò)通過(guò)避雷器、避雷針、避雷線等避雷設(shè)備流入大地。在這個(gè)過(guò)程中，因?yàn)殡姶篷詈系淖饔茫瑢⒃谀妇€周邊的二次回路導(dǎo)線和大地之間互相感應(yīng)，產(chǎn)生出干擾電壓。

除此之外，當(dāng)電擊電流從變電站內(nèi)注入大地時(shí)，會(huì)經(jīng)過(guò)設(shè)備的接地線流入變電站接地網(wǎng)，最后通過(guò)地網(wǎng)將電流傳向遠(yuǎn)方。因?yàn)樽冸娬镜牡鼐W(wǎng)本身就有一定的抗干擾能力，所以使電擊時(shí)變電站內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備的暫態(tài)電位不斷上升，使電網(wǎng)有電位差。這樣就會(huì)使電流屏蔽層流過(guò)電流，降低了繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行能力。

1.2 在隔離開關(guān)操作過(guò)程中所受到的干擾

在帶電情況下操作隔離開關(guān)控母線，對(duì)二次設(shè)備也是一種較大的干擾。隔離開關(guān)在有電的情況下操作，會(huì)因?yàn)樗乃俣嚷涂諝庥坞x能力差，使電弧進(jìn)行多次熄滅和重燃，對(duì)二次回路和二次設(shè)備形成很大的干擾，這會(huì)使繼電保護(hù)裝置受到嚴(yán)重的影響。

當(dāng)母線上的高頻電流經(jīng)過(guò)接地電容時(shí)，會(huì)在地網(wǎng)上傳播，使得地網(wǎng)的地電位出現(xiàn)電位差。在二次電纜中感應(yīng)到高頻電流，干擾被屏蔽的二次系統(tǒng)設(shè)備。讓干擾信號(hào)從二次電纜中進(jìn)入保護(hù)裝置中，使電力系統(tǒng)受到不同程度的干擾。

1.3 在接地故障中所產(chǎn)生的工頻干擾

在變電站中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的變電站中，如果系統(tǒng)發(fā)生故障，接地點(diǎn)故障電流會(huì)經(jīng)過(guò)變壓器中性點(diǎn)，流向地網(wǎng)，經(jīng)地面和架空地線流回到故障點(diǎn)。在這個(gè)過(guò)程中，地網(wǎng)存在接地阻抗，當(dāng)電流流過(guò)時(shí)，地網(wǎng)的電位會(huì)遠(yuǎn)高于地面電位，并且出現(xiàn)不同的電位差。電網(wǎng)出現(xiàn)了電位差時(shí)，就會(huì)在電纜屏蔽層中感應(yīng)到工頻電流，導(dǎo)致干擾被屏蔽回路。如果地網(wǎng)的電位超于大地的電位，這就會(huì)讓高頻保護(hù)受到干擾，甚至?xí)龎钠帘螌印?/p>

2 電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置抗干擾設(shè)計(jì)

在對(duì)繼電保護(hù)保護(hù)裝置進(jìn)行抗干擾試驗(yàn)中，要從硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)，這樣才能有效達(dá)到消除干擾，提高設(shè)備可靠性的目的。

2.1 繼電保護(hù)裝置抗干擾設(shè)計(jì)

（1）光電隔離措施。這種設(shè)計(jì)是利用光電耦合器將工控機(jī)控制的系統(tǒng)和外圍的接口隔離開來(lái)，并且采用了接觸器隔離的方法，這樣就避免了強(qiáng)電流和弱電流之間的直接接觸，從而達(dá)到了抗干擾的目的。（2）接地技術(shù)。把數(shù)字地、模擬地、功率地進(jìn)行分離，這樣可以有效地消除各個(gè)地線之間的干擾。對(duì)于微機(jī)保護(hù)的內(nèi)插件而言，要嚴(yán)格遵守接地的原則。（3）在材料的選擇上，采用了數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)字輸入輸出控制卡，這兩種卡都具備很強(qiáng)的抗干擾能力，這樣就使繼電保護(hù)裝置的抗干擾能力達(dá)到很大的提高。

2.2 在繼電保護(hù)系統(tǒng)中，主要軟件抗干擾能力設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)的自我檢查：在繼電保護(hù)裝置中，系統(tǒng)各項(xiàng)功能的工作狀態(tài)，將進(jìn)行自動(dòng)檢查，如果發(fā)現(xiàn)有故障時(shí)，它可以自動(dòng)給用戶進(jìn)行提示，方便用戶及時(shí)處理。（2）軟件冗余設(shè)計(jì)：在繼電保護(hù)裝置的冗余設(shè)計(jì)中設(shè)置了數(shù)據(jù)冗余，這就把一些極為重要的數(shù)據(jù)增加了冗余位，增強(qiáng)了檢查錯(cuò)誤和糾正錯(cuò)誤的能力。（3）軟件陷阱：在電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置中設(shè)置軟件陷阱，一旦受到干擾后，就會(huì)使程序指針混亂，當(dāng)其執(zhí)行了一段程序之后，就會(huì)落到陷阱中，提升繼電保護(hù)裝置的抗干擾能力。

3 繼電保護(hù)抗干擾措施的實(shí)施

抗干擾的基本目的，就是要防止干擾信號(hào)進(jìn)入電力系統(tǒng)中的弱電系統(tǒng)。其主要有兩個(gè)方面：一方面可以改進(jìn)繼電保護(hù)系統(tǒng)裝置本身，增強(qiáng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的抗干擾能力；另一方面要從外部環(huán)境入手，通過(guò)各種各樣的屏蔽、隔離措施，從源頭上切斷干擾信號(hào)的傳播途徑。根據(jù)以上的問題，我們可以采取下面幾種方式方法，來(lái)增強(qiáng)繼電保護(hù)裝置抗干擾能力。

3.1 對(duì)電力系統(tǒng)采取相應(yīng)的抗干擾措施

很多繼電保護(hù)裝置的生產(chǎn)廠家在研制過(guò)程中，采取了高中友誼的抗干擾措施，例如用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，使模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)在電流上完全被阻隔，使繼電保護(hù)裝置的抗干擾能力大大增強(qiáng)。

3.2 繼電保護(hù)屏的接地措施

繼電保護(hù)屏的所有隔離變壓器繞組之間應(yīng)該具備良好的屏蔽層，并且要完全接觸于地面。微機(jī)繼電保護(hù)裝置的箱體必須在經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后，可靠地接于屏柜內(nèi)等電位地網(wǎng)。需要把保護(hù)屏柜底部的油漆、鐵銹清除干凈，用焊接或者螺栓將保護(hù)屏和底部槽鋼連接起來(lái)。要將屏柜內(nèi)接地銅牌和電纜溝內(nèi)的等電位地網(wǎng)可靠連接。

4 繼電保護(hù)抗干擾措施實(shí)施過(guò)程中的誤區(qū)

4.1 用備用電纜線芯兩端同時(shí)接地，作為抗干擾措施

實(shí)踐證明，因?yàn)殚_關(guān)場(chǎng)里面的電位不一樣，兩端接地的電纜線芯依然有電流流過(guò)，對(duì)這種恨不對(duì)稱的工作電纜線芯會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)，會(huì)對(duì)繼電保護(hù)造成干擾。

4.2 只將電纜屏蔽層的一端接地

如果只將電纜屏蔽層的其中一端接入地網(wǎng)，就會(huì)讓屏蔽層對(duì)地和導(dǎo)線對(duì)地之間產(chǎn)生極高的暫態(tài)電壓，對(duì)繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生很大的干擾。因此，只將電纜一端的屏蔽層接地或者屏蔽層中間斷裂不完整，這都會(huì)使屏蔽效果大大降低。

5 繼電保護(hù)裝置異常情況下應(yīng)當(dāng)注意的問題

當(dāng)繼電保護(hù)裝置在工作過(guò)程中突然出現(xiàn)問題或者故障時(shí)，首先要確保繼電保護(hù)裝置的采樣系統(tǒng)能不能運(yùn)作。如果采樣系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)作，那就要對(duì)其中保護(hù)定值的設(shè)定進(jìn)行檢查，看起是否準(zhǔn)確。特別要注意保護(hù)定值軟壓板和控制值是否能夠正常運(yùn)行。

在實(shí)際操作過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)硬壓板表面在投入的位置，但是繼電保護(hù)裝置并沒有感受到硬壓板的投入，在這種情況下，繼電保護(hù)裝置將無(wú)法正確動(dòng)作、無(wú)法正常工作。出現(xiàn)這種情況的原因很多，例如電流回路出現(xiàn)短路、失去開入量電源、二次接線錯(cuò)誤等等。在通常情況下，對(duì)于軟硬壓板的測(cè)驗(yàn)，都會(huì)使用萬(wàn)用表實(shí)際測(cè)量各個(gè)壓板投入前后的電位。

導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置無(wú)法正常運(yùn)行的情況是多方面的，除了保護(hù)壓板投入異常情況外，零序保護(hù)也是一個(gè)重要的問題。如今普通繼電保護(hù)裝置的零序保護(hù)往往采用的是自產(chǎn)的零序電流，這樣，零序保護(hù)有些時(shí)候就需要外接的零序電流在回流中，通過(guò)零序電流正常工作。

假如在電力系統(tǒng)中出現(xiàn)重合閘無(wú)法工作的情況，電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置同樣不能正常工作。遇見這種情況的時(shí)候，首先要檢查重合閘充電是否完好，如果發(fā)現(xiàn)以上這些都完好，那就要注意保護(hù)動(dòng)作的瞬間重合閘是否被放電。

總之，要想使電力系統(tǒng)更好的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，必須要確保核心一次設(shè)備、繼電保護(hù)裝置均能在正常工況下完好，繼電保護(hù)裝置合理的抗干擾措施能有效地確保二次系統(tǒng)設(shè)備更安全的穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：黃國(guó)鑒（1984，04-），男，湖北洪湖人，二次專業(yè)工作負(fù)責(zé)人，工程師，工學(xué)學(xué)士，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)維護(hù)、檢修調(diào)試工作。