淺談變電站工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)抗干擾措施

湖南省電力公司檢修公司 伍忠華

淺談變電站工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)抗干擾措施

湖南省電力公司檢修公司 伍忠華

500kV電壓等級的超高壓變電站是一個強電場、強磁場的場所，安裝在站內(nèi)的工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)經(jīng)常受到強電場和強磁場的干擾，導致系統(tǒng)圖像不能正常顯示或遙控遙調(diào)失靈甚至攝像機或解碼器損壞。本文分析了變電站干擾的來源及其傳輸途徑，有針對性地提出了相應的抑制干擾措施，保證了工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的正常運行。

干擾；抑制措施；正常運行

隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展和科技進步，變電站逐步向無人值班過度，實行集中監(jiān)控運行+維操隊的運行模式。監(jiān)控中心要有效對受控變電站進行監(jiān)視，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)成了每個無人值班變電站必不可少設備，在電力系統(tǒng)中的地位越來越重要，擔負著變電站設備運行監(jiān)視和現(xiàn)場安全防護的重要職責。然而，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)屬高精密的電子設備，耐受干擾的水平較低，因而很容易受到變電站高電場和高磁場干擾的影響和危害，輕則發(fā)生圖像無法顯示、云臺無法遙控、鏡頭無法遙調(diào)，重則安裝在設備場地的攝像機和解碼器損壞，從而嚴重影響了監(jiān)控中心對變電站運行設備的監(jiān)視和安全防護。運行人員也因此經(jīng)常到變電站進行維護維修，增加了值班人員的工作負擔，特別是事故狀態(tài)下如不能及時觀察到設備的狀況，會影響事故的分析與處理。因此，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的抗干擾，就成為一個很重要的課題。

1.電磁干擾的來源

變電站工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)電磁干擾源分外部干擾和內(nèi)部干擾。外部干擾是由變電站現(xiàn)場設備和外部環(huán)境因素引起的干擾，主要由外部環(huán)境或設備輻射的電磁波產(chǎn)生的強電場或強磁場，如雷擊、隔離開關(guān)操作、投切無功設備、直流電源的中斷與恢復、電源的工頻干擾，運行的大型變壓器、電容器和電抗器等，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的攝像機、解碼器隨云臺安裝在這些電氣設備的旁邊，其信號、控制、電源電纜與設備二次電纜同溝敷設，常常產(chǎn)生外部干擾。內(nèi)部干擾是由于工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)設備元件分布設計和生產(chǎn)工藝等考慮不周引起的干擾，主要有雜散電感和電容的結(jié)合形成的內(nèi)部組件間相互干擾，電子元件質(zhì)量不良、焊接工藝不良等引起的干擾等，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的內(nèi)部干擾主要來自攝像機、解碼器及系統(tǒng)計算機中存在的分布電容。不論是外部干擾還是內(nèi)部干擾，都具有相同的物理特性，其消除和抑制的措施基本是相同。

2.電磁干擾的途徑

在超高壓變電站內(nèi)，電磁干擾主要以傳導、輻射、感應和耦合等多種途徑傳入到工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)中，且多源于幾種方式產(chǎn)生的綜合效應。傳導是系統(tǒng)遭受雷電波的侵害，造成設備元器件損壞，導致系統(tǒng)不能正常工作。輻射是站內(nèi)高頻設備如微波、載波設等通信設備通過電磁波輻射，干擾附近電子設備，造成干擾信號；感應是運行的高壓母線、高壓電氣設備在周圍產(chǎn)生交變的強電場、強磁場，在其周圍的攝像機、解碼器及其通信電纜上產(chǎn)生感應電壓，形成感應電流，發(fā)生干擾；耦合主要電力系統(tǒng)操作時產(chǎn)生的高頻電流或雷電時產(chǎn)生的電流通過高壓母線時，在高壓母線周圍產(chǎn)生了磁場，其中的一部分磁通將通信電纜包圍，因此在通信回路中感應出對地的共模干擾電壓，傳到工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的信號回路中形成干擾。

3.電磁干擾的影響

工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)是以計算機技術(shù)為核心的自動控制系統(tǒng)。其硬件組成主要包括數(shù)據(jù)采集單元（攝像機）、數(shù)據(jù)處理單元（圖像處理系統(tǒng)）、終端顯示單元（工控機）和數(shù)據(jù)存儲單元（硬盤錄像機）。在干擾信號產(chǎn)生后，使模擬電路中開關(guān)電路誤翻轉(zhuǎn)而導致誤操作；使數(shù)字電路的數(shù)據(jù)或地址傳送錯誤，導致系統(tǒng)運行故障或功能障礙。

3.1 視頻圖像異常

工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)攝像機安裝在設備場地，容易同時受到多種干擾，當采集或傳輸?shù)男畔⑹艿礁蓴_后信息的內(nèi)容發(fā)生改變，送到圖像處理單元經(jīng)處理后的圖像因干擾信號的不同呈現(xiàn)多種異常，如圖像抖動、圖像不清晰或無圖像等。

3.2 遙控遙調(diào)操作失靈

工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的攝像機和云臺可通過顯示終端計算機進行攝像機鏡頭的景深調(diào)節(jié)及云臺的上下左右轉(zhuǎn)動。這些功能的實現(xiàn)通過圖像處理單元發(fā)出的遙控、遙調(diào)指令，經(jīng)解碼器解碼后傳送到攝像機鏡頭及操作云臺，攝像機鏡頭及操作云臺能識別指令內(nèi)容能，進行相應的動作。當解碼器收到的控制指令受到干擾后，可能解碼器本身不能識別該信號或解碼后的指令錯誤或攝像機及操作云臺不能識別，產(chǎn)生操作失靈，云臺不能遙控，攝像機鏡頭不能遙調(diào)。

3.3 設備元件損壞

攝像機、解碼器解碼器安裝在操作云臺的上，位于強電場、強磁場的設備區(qū)，易受雷電流的影響，面臨著多重干擾。其中的一些半導體芯片，在強電磁干擾作用下，產(chǎn)生過電壓或過溫，運行一段時間后可能損壞，使裝置無法工作，特別是遭受雷電襲擊，更容易造成元件損壞。

4.電磁干擾的抑制措施

4.1 屏蔽

(1)攝像機屏蔽。使用金屬屏蔽罩將攝像機全部包裹，只在鏡頭處開口，屏蔽罩分上下兩部分時上下蓋連接應可靠，且上下蓋間應使用4mm2軟銅線進行連接，使屏蔽罩成為一個互相連接的整體。

(2)解碼器屏蔽。解碼器安裝箱應使用金屬材料，做成屏蔽護罩，起支撐和屏蔽作用，護罩的蓋板用螺絲緊密固定在箱體上，蓋板和箱體之間使用4mm2軟銅線連接。

(3)電纜屏蔽。信號、控制及電源電纜應使用帶屏蔽的電纜，屏蔽層的屏蔽效果與屏蔽材料的導磁系數(shù)、高頻時的集膚效應、屏蔽層的電阻等符合有關(guān)標準要求。電纜的敷設要遠離動力電纜。

4.2 接地

(1)操作云臺接地。操作云臺和攝像機及解碼器裝設在一根金屬支柱上，應保證攝像機及其屏蔽罩、解碼器、操作云臺可靠接地。攝像機及屏蔽罩、解碼器護罩均應使用4mm2的軟銅線與金屬支柱連接，金屬支柱應使用2根4mm2的軟銅線與地網(wǎng)相連，防止軟銅線因銹蝕、斷裂等異常導致金屬支柱未能有效接地。

(2)電纜屏蔽層接地。信號、控制及電源電纜屏蔽層應在兩端分別接地，屏蔽層應壓接線鼻用螺絲可靠連接在接地扁鐵上。在電纜因系統(tǒng)暫態(tài)電流產(chǎn)生的磁通所包圍時，電纜的屏蔽層中感應出屏蔽電流，屏蔽層接地后由屏蔽電流產(chǎn)生的磁通，將抵消母線暫態(tài)電流產(chǎn)生的磁通對電纜芯線的影響，同時釋放掉感應電荷。

(3)圖像處理設備接地。圖像處理單元、硬盤錄像機、網(wǎng)絡交換機等外盒可靠接地。

4.3 使用穩(wěn)定及高質(zhì)量電源

工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)應使用UPS電源，工作電源的穩(wěn)定可靠與否，不僅會干擾工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)正常工作，而且直接影響到工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的安全運行，使用穩(wěn)定及高質(zhì)量的電源就能消除部分內(nèi)部干擾，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

4.4 使用高產(chǎn)品質(zhì)量的設備

要加強工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)設備自身可靠性及其抗干擾能力，要選用產(chǎn)品質(zhì)量高，設計合理，制造工藝優(yōu)良的設備或配件，防止設備內(nèi)部元件性能不好、散熱不良、虛焊等產(chǎn)生內(nèi)部干擾。

5.結(jié)語

隨著科技進步和制造工藝的改進，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)自身在不斷更新?lián)Q代，由設計、制造等失誤造成的內(nèi)部干擾越來越少。解決超高壓變電站的外部干擾是消除工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的干擾的主要途徑，通過落實屏蔽、接地、凈化電源等措施，較好的解決好了工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的干擾問題，顯著提高工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，為變電站的設備運行監(jiān)視和安全防護及事故處理提供及時、準確的信息，更好地為電力生產(chǎn)服務。