火電廠繼電保護系統裝置應用中的防干擾技術分析

郭中建

摘要：繼電保護對于火電廠而言至關重要，究其原因，主要是火電廠在生產過程中可能會面臨著外部環境的威脅，一旦在外界因素的影響下出現故障，就會對電力系統穩定運行造成不利影響。本文以火電廠繼電保護系統裝置應用中的防干擾技術分析為題，首先闡述繼電保護造干擾的類型、傳播方式和作用形式，最后分析防干擾技術，希望為相關行業提供借鑒。

關鍵詞：火電廠;繼電保護裝置;防干擾技術

引言：繼電保護裝置是火電廠的重要設備，主要由三個裝置組成，分別是測量回路、邏輯回路和執行機構。測量回路的組成部分為各種傳感器，具有采樣功能，在采集電流和電壓信號樣本后，通過與設定值對比的方式，對電力系統運行狀態進行判斷，如果發現異常會啟動執行機構，執行保護動作，控制故障的影響。由于整個系統在工作過程中主要由電力驅動，電磁會成為影響繼電保護裝置應用效果的重要因素，因此，采用有效的防干擾技術，具有十分重要的意義。

一、繼電保護造成的干擾類型、傳播方式和作用形式

（一）繼電器保護造成的干擾類型

在繼電保護應用的環境之中，往往存在非常多的電力設備，比如：繼電器、電磁接觸器等，其在運行階段，會釋放大量的電磁波，這些電磁波會對繼電保護裝置的正常運行產生干擾。此外，繼電保護裝置內部安裝了許多電子電力開關，這些開關在帶電工作時，會釋放電磁波，因而對外界電力設備產生影響，嚴重時，甚至會導致繼電保護裝置做出誤動作。可以將電力設備所產生的電磁噪聲分為三類，第一類是電源傳播噪聲;第二類是輻射傳播噪聲;第三類是感應噪聲，在這些噪聲的影響下，繼電保護裝置容易出現誤操作。繼電保護造成的干擾類型有如下幾種：

（1）接地故障型。變電站在出現單相或多相接地故障后，故障電流相對較大，在流經地網換流和架空地線后，會重新到達故障位置，導致故障處的電壓迅速增加，容易在地網中引發高壓電動勢，此類干擾就是所謂的工頻干擾。

（2）斷路器作為電力系統不可缺少的裝置，在運行方式為線圈通斷電，在電感線圈斷開后，所產生的感應電流較大，與此同時，還會產生非常強的電磁波，如果缺乏保護措施，電磁波容易干擾其他裝置的正常運行。此外，操作人員使用無線通訊工具，同樣會產生電磁場，并干擾系統的運行[1]。

（3）火電廠發電系統的環境較為特殊，在隔離開關啟動后，容易形成雷電電流，并圍繞高壓主線產生電磁場，這些磁場的強度非常之高，在通過二次線圈后會變為電壓，最終干擾繼電保護裝置中的設備。

（4）雷電干擾。變電廠本身的電荷就非常強，在雷雨天氣，雷擊事件的發生概率較高。如果雷電擊中電線，高強度的電流會進入電網，然后進入地線網，這樣一來，就會在地線網中形成電位差，威脅變電設備的安全。甚至會危及操作人員的人身安全。這部分電流在通過設備后，會導致設備受損。

（二）干擾的傳播方式和作用形式

干擾傳播方式包括兩種，分別是輻射和傳導。電磁在傳導階段，可以將電阻、電容、電感作為傳播渠道。其中輻射的進行方式以電磁波傳播為主，但是就實際情況而言，電磁輻射和傳導往往同時存在。電磁干擾在敏感設備回路或裝置端口作用可以分為兩種，主要包括差模干擾和共模干擾[2]。

二、繼電保護的防干擾措施

研究結果表明，干擾信號和實際控制信號間的差別，主要體現在規律上，干擾信號的持續時間少于控制信號，且穩定性較低。為準確識別干擾信號，可以運用智能信號識別算法，在傳感器采集信號后，依托于智能未處理芯片的功能，準確識別信號類型，如果信號屬于干擾信號，不會啟動執行機構，如果信號為控制信號，會正常啟動執行機構，繼電保護動作也會隨之進行。在實際運行階段，判別干擾信號的常用方法主要是遺傳算法和模糊邏輯技術，此外，在干擾信號識別階段應用采樣定理，亦可取得良好的效果。其原理為信號在2毫秒內是否穩定，如果穩定則代表信號屬于有效信號，如果不穩定則代表該信號為無效信號。

（一）應用高性能的數字控制器件

應用高性能的數字控制器件是確保繼電保護裝置穩定運行的有效措施，目前，常用的數字控制器件是FPGA和CPLD，由于這兩類器件擁有良好的性能，因此在繼電保護領域的應用極為廣泛。在查閱資料后得知，數字控制器件工作模式以全數字為主，相較于傳統控制器件來說，擁有更強的抗干擾能力，與此同時，還具備諸多功能，有利于繼電保護裝置運行性能的增強，從而實現對電力系統的全方位保護。

（二）安裝干擾隔離裝置和抑制器

在繼電保護裝置實際運行階段，想要實現對外部干擾的控制，需要使用兩種方法，第一種方法是將干擾隔離裝置安裝到被繼電保護裝置之中;第二種方法是安裝抑制器，通過這種裝置的安裝，降低外界設備在運行期間所產生的電磁干擾，兩種方法共同使用，可以取得良好的應用效果。除此之外，將電涌設備接入到控制端，可以防止電磁噪聲沿控制線路入侵機電保護裝置，這是保障繼電保護裝置穩定運行的重要舉措。安裝隔離保護裝置，可以降低電磁噪聲對繼電保護裝置的干擾，比如：將濾波器安裝到繼電保護裝置的控制信號線中，即可達成控制噪聲干擾的目標。安裝雙腳屏蔽線可以起到相同的作用，由此可見，安裝干擾隔離裝置和抑制器是重要的防干擾措施，火電廠應予以重視[3]。

（三）提供等電位的平臺

如果火電廠內繼電保護裝置的狀態較為集中，就會構造一個等電位面，為等電位平臺的生成，創造有利的條件。在平臺生成后，需要將等電位面與地網某一點進行連接，在連接完成后，地網電位浮動就會對等電位面位置產生影響，通過這種防干擾技術的應用，有效規避竄入地表和地網的電位差，從而實現對干擾的有效的控制，繼電保護裝置的抗干擾能力也會隨之增強。研究結果表明，等電位連接平臺的組建方式為兩種：（1）通過焊接方法，對全部保護屏銅排進行焊接，使其首尾保持連接狀態;（2）依托于電纜制作銅排框架，然后使框架連接全部保護屏的接地銅排。

（四）應用在線監測系統

伴隨著科學技術的不斷發展，眾多先進的技術被應用于工業生產領域，尤其是診斷技術和通信，更是在工業生產安全中，發揮了不可替代的作用。目前，許多企業為保障工業生產安全，將診斷技術和信息技術作為基礎，研發和應用在線監測系統，以此來取代傳統的人工檢修方法。目前，應用在線檢測系統，已經成為火電廠繼電保護裝置未來發展的趨勢。為此，火電廠應重視在線檢測系統的作用，通過引進或獨立研發的方式，應用在線監測系統，并發揮系統的防干擾作用。在系統應用后，火電廠還要組織工作人員參加培訓，促使其掌握在線監測原理和技術，使檢測系統價值得到最大化體現。

（五）降低一次設備的接地電阻

降低一次設備的接地電阻的防干擾的有效措施，在變電站實際運行階段，可以在不影響運行效果的基礎上，適當降低一次設備的接地電阻，這里所說的一次設備主要包括電壓互感器、電流互感器和避雷裝置。究其原因，主要是異常電流在進入地網后會在地網上形成電位差，而縮小接地電阻，可以使電位差縮小，繼電保護裝置誤動作的概率也隨之下降，同時，還能實現對地網的安全保護，防止大電流損壞地網。

結論：綜上所述，在火電廠中，繼電保護裝置所起到的作用極為顯著，針對接地故障干擾、電位差干擾、雷電干擾，建議火電廠予以高度重視，在干擾發生后，對原因進行準確的分析，并采取有效的措施，消除和控制干擾，從而保證電力裝置的安全。

參考文獻：

[1]張韓春.火電廠繼電保護系統裝置應用中的防干擾技術分析[J].南方農機，2018，49（24）：119-120.

[2]常亮.火力發電過程中高壓電動機繼電保護技術研究[J].科技與創新，2017（01）：145.

[3]武建榮.火電廠人為繼電保護不正確動作事故及預防措施[J].企業技術開發，2017，34（30）：96+98.