水電站綜合自動化系統(tǒng)抗電磁干擾的措施

摘要：我國土地幅員遼闊，水資源也較為豐富，伴隨國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，用電量也在增加，而隨著電力系統(tǒng)不斷拓展，水電站用電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與方式也開始朝向復(fù)雜化方向發(fā)展，因此，水電站綜合自動化能夠?yàn)殡娬具\(yùn)作安全性與可靠性提供有力保障。基于此，本文將主要針對水電綜合自動化系統(tǒng)抗電磁干擾相關(guān)措施展開探討研究。

關(guān)鍵詞：水電站;綜合自動化系統(tǒng);電磁干擾

引言：

綜合自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵是由自動化控制、電子設(shè)備信息技術(shù)等多種技術(shù)組成，正是由于多種新技術(shù)的存在，才在水電行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。但目前水電站電磁干擾、電磁自然環(huán)境和電磁兼容方式、水電站綜合自動化系統(tǒng)抗電磁干擾應(yīng)用等方面存在問題。因此，文章從水電站電磁干擾的相關(guān)內(nèi)容出發(fā)，以期解決水電站自動化系統(tǒng)中的電磁干擾問題。

1水電站電磁干擾相關(guān)概述與電磁兼容性

1.1相關(guān)概述

電磁感應(yīng)干擾的主要來源是內(nèi)部干擾和外部干擾。發(fā)生內(nèi)部干擾是因?yàn)樗幸欢ǖ碾娙荩瑫斐山邮侦`敏度不同，從而導(dǎo)致電磁感應(yīng)干擾的發(fā)生。外界干擾有直接接觸雷暴、常見短路故障、通訊障礙等。電磁感應(yīng)干擾的傳播方式有兩種，一種是傳導(dǎo)，另一種是輻射源干擾。在正常情況下，傳導(dǎo)干擾和輻射源干擾會以交錯(cuò)的方式發(fā)生。因此，水電站無法對兩者進(jìn)行良好的操縱。差模干擾和共模干擾是電磁感應(yīng)干擾的兩種數(shù)據(jù)信號方式。差模干擾是因?yàn)閿?shù)據(jù)信號控制回路串聯(lián)發(fā)生。共模干擾具體表現(xiàn)為自動化技術(shù)設(shè)備無法正常運(yùn)行和工作，這種干擾也稱為接地干擾，因?yàn)橄嚓P(guān)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了變化，接地電位差也引起了相應(yīng)的變化。在這里，干擾情況發(fā)生在整個(gè)過程中。

1.2電磁兼容性

水電站的電磁環(huán)境是指電磁條件的總數(shù)，因?yàn)樗娬镜淖詣踊到y(tǒng)應(yīng)用廣泛，不同的電磁環(huán)境會引起不同的電磁效應(yīng)。因此，為了更好地解決水電站中的這一問題，需要根據(jù)不同的電磁環(huán)境制定不同的抗電磁影響處理對策，不允許與具體條件不一致的實(shí)施。看來，只有這樣才能最有力地保證抗電磁干擾。電磁兼容模式是指在電磁環(huán)境中，具有一定的不受電磁影響的能力，使自動化系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行和工作。這類設(shè)備不僅不易破壞機(jī)械設(shè)備的特性，而且在一定程度上與電磁環(huán)境兼容。

2水電站電磁干擾源分析

2.1低頻擾動

由于受到，低頻振動干擾，大負(fù)載變化引起的電力設(shè)備直流穩(wěn)壓電源和交流電源的幅值一般不超過周期時(shí)間的±10%或非周期性波動。這種情況主要是電壓突然下降造成的。大功率逆變器、中頻爐、電子整流器等電氣設(shè)備也極有可能對離散系統(tǒng)中的諧波電流造成環(huán)境污染，此外，電纜的額外數(shù)據(jù)信號干擾也會引起低頻干擾。例如，數(shù)據(jù)信號電壓必須加到直流電壓上。電力公司利用供電系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)傳輸某種類型的數(shù)值信號時(shí)，會影響交流電的信號電壓。這些都是水電站綜合自動化技術(shù)的電磁感應(yīng)源。

2.2浪涌與快速瞬變干擾

實(shí)際運(yùn)行中的雷擊、短路故障或常見故障都可能引起電流或電壓浪涌，導(dǎo)致電磁感應(yīng)干擾。另外，除了水電站的雷擊外，很有可能電壓會沿關(guān)閉路線進(jìn)入，造成雷擊浪涌。由于在電源電路中釋放了儲存的動能，當(dāng)?shù)蛪悍辣_關(guān)線路斷開時(shí)，大空間斷路器容易引起浪涌干擾。這種電磁波輻射雖然低，但脈沖增益值慢，持續(xù)時(shí)間長，所以動能也很大。斷開小型電感負(fù)載往往會引起快速瞬態(tài)干擾，如斷開感應(yīng)式交流接觸器、汽車?yán)^電器等。快速偶然干擾相當(dāng)于一系列脈沖群，電壓增益快、重復(fù)率高、持續(xù)時(shí)間短。脈沖頻率可達(dá)數(shù)MHz，電壓幅值一般為2～5kV，持續(xù)時(shí)間為數(shù)十米。

2.3工頻、脈沖、輻射等磁場干擾

電氣設(shè)備的漏磁通或電導(dǎo)體中的電流量很容易引起工頻磁場。工頻磁場可分為恒磁場（所有正常工作條件下的磁場）和瞬態(tài)磁場（短路故障安全事故時(shí)的磁場）兩種。恒磁場標(biāo)準(zhǔn)值小，瞬態(tài)磁場延遲時(shí)間短，標(biāo)準(zhǔn)值大。當(dāng)外部工頻磁場的抗壓強(qiáng)度超過3.2～7.2A/m時(shí)，會影響水電站綜合自動化技術(shù)顯示屏的工作狀況，容易引起界面振動，扭曲，變形。雷擊、隔離開關(guān)的實(shí)際操作、短路故障安全事故很容易造成單脈沖磁場，磁場的抗壓強(qiáng)度從100多安/米到1000多安/米。在水電站綜合自動化技術(shù)中，閘開關(guān)的實(shí)際操作會產(chǎn)生阻尼振蕩瞬態(tài)磁場，振蕩頻率范圍為100kHz至數(shù)MHz，磁場抗壓強(qiáng)度范圍為10-100OA/m。電磁輻射源種類繁多，如電視節(jié)目、轉(zhuǎn)播臺、工業(yè)生產(chǎn)電磁輻射源及其移動無線通信發(fā)射機(jī)等，在水電站綜合自動化技術(shù)的供電系統(tǒng)中，輻射源的電磁場最有可能施加在電子產(chǎn)品周圍的對講機(jī)周圍。

3水電站抗電磁干擾有效措施

3.1屏蔽措施

使用含金屬材料表皮的變頻電纜將供電系統(tǒng)的一次設(shè)備與自動化系統(tǒng)、外部設(shè)備、兩側(cè)接地電纜的屏蔽層相連接，可以顯著減弱靜電場耦合和磁耦合。當(dāng)屏蔽層在一點(diǎn)接地時(shí)，屏蔽層的工作電壓為零，靜電感應(yīng)電壓顯著降低;當(dāng)屏蔽層在兩點(diǎn)接地時(shí)，屏蔽層中的電磁場會干擾感應(yīng)電動勢，這與磁通量和電流引起的磁通量有關(guān)。反之，對立，兩側(cè)接地可使感應(yīng)電壓降低到不接地時(shí)感應(yīng)電壓的1%以下，可顯著降低電磁場耦合感應(yīng)電壓，在二次機(jī)械設(shè)備中，增加各種正極中間電壓互感器的一次、二次繞組中間屏蔽層，可以在水電站綜合自動化系統(tǒng)的精確測量和微機(jī)保護(hù)或自動控制中產(chǎn)生合理的靜電場設(shè)備。屏蔽避免高頻干擾數(shù)據(jù)信號進(jìn)入自動化系統(tǒng)的相應(yīng)組件。將耐高壓小電容接地，可抑制主機(jī)柜或服務(wù)器機(jī)柜鍵入端子上的高頻干擾。當(dāng)高頻干擾到達(dá)終端時(shí)，由于干擾是按照終端串功能進(jìn)入的，根據(jù)電容器對地短路故障，防止高頻干擾進(jìn)入自動化系統(tǒng)。

3.2減少強(qiáng)電回路感應(yīng)耦合

為了更好地降低水電站綜合自動化技術(shù)的干擾信號，可以采用以下方法降低一次設(shè)備產(chǎn)生的磁感應(yīng)耦合：高壓母線通常是由電磁感應(yīng)引起的。因此，應(yīng)增加高壓母線與控制電纜之間的距離。盡量減少平行平面的長度，盡可能控制電纜瞬態(tài)電流的入口點(diǎn)和高壓母線，是減少電磁感應(yīng)耦合的有力對策。其中，高頻暫態(tài)電流的入口點(diǎn)包括電容傳感器變壓器、高壓避雷器、防雷接地點(diǎn)、耦合電力電容器等。控制電纜減少了磁感應(yīng)耦合，需要離開入口盡可能遠(yuǎn)離瞬態(tài)電流和高壓母線。

3.3隔離措施

水電站微機(jī)保護(hù)設(shè)備、綜合自動化技術(shù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)等保護(hù)裝置采集的模擬量輸入均在弱電流回路中，大部分來源于一次系統(tǒng)軟件的電壓互感器和互感器.在綜合自動化系統(tǒng)的各個(gè)通訊輸入回路中，變壓器設(shè)置后必須隔離，不能立即輸入自動化系統(tǒng)。為更好地產(chǎn)生良好的屏蔽效果，綜合自動化系統(tǒng)變壓器的第一級和第二級之間必須有安全接地裝置屏蔽層。水電站綜合自動化系統(tǒng)開關(guān)量輸入的鍵合隔離關(guān)鍵體現(xiàn)在主變壓器及其隔離電源開關(guān)和隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)的分離部分。大多也是操縱主變壓器分接電源開關(guān)及其隔離電源開關(guān)和隔離開關(guān)來完成開關(guān)的輸出。由于隔離電源開關(guān)和隔離開關(guān)直接與自動化系統(tǒng)相連，因此此類電子元件處于弱電流回路中，不可避免地會產(chǎn)生強(qiáng)干擾信號。因此，根據(jù)光耦的隔離度或繼電器的觸點(diǎn)，抗干擾信號的實(shí)際效果更為明顯。

結(jié)語：

綜合上文所述，伴隨我國電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，能夠?qū)﹄姶怒h(huán)境造成干擾的環(huán)境逐漸增多，這對于水電站綜合自動化的有效運(yùn)作而言有著強(qiáng)烈影響，因此，需對電磁干擾來源加以深層次分析，而通過本文所提出方式，能夠?yàn)樗娬揪C合自動化系統(tǒng)正常運(yùn)作提供有力保障。

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作者簡介：黃銀燕，1979年2月2日出生，女，漢族，籍貫：湖南省資興，學(xué)歷：大專，職務(wù)職稱：一、二級水利水電工程建造師。