微機(jī)電力保護(hù)系統(tǒng)的干擾影響及對(duì)策

劉小保

【摘要】 本文是對(duì)微機(jī)電力保護(hù)系統(tǒng)的干擾進(jìn)行了分析，通過(guò)對(duì)干擾源和干擾形式的分析，提出了保護(hù)微機(jī)的硬件和軟件措施，具有一定的借鑒價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】 微機(jī)保護(hù) 干擾 干擾源 硬件 軟件 措施

一、微機(jī)保護(hù)的干擾和干擾源

1.1電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的干擾源

干擾信號(hào)的產(chǎn)生就是因?yàn)橛懈蓴_源。干擾源主要包括微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部自身的內(nèi)干擾源和微機(jī)保護(hù)裝置外部的外干擾源。外干擾是因?yàn)槲C(jī)保護(hù)裝置工作的外部環(huán)境而產(chǎn)生的干擾；內(nèi)干擾是因?yàn)檠b置內(nèi)部元件工作時(shí)所產(chǎn)生的干擾。下面我們來(lái)介紹一些在電力系統(tǒng)中的主要干擾源：

（1）由于系統(tǒng)操作所引起的噪聲干擾。高壓線路、母線或其他高壓設(shè)備再投入或斷開(kāi)時(shí)，在過(guò)電壓和高頻振蕩時(shí)通過(guò)電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)干擾微機(jī)裝置。

（2）因耦合所引起的噪聲干擾。電磁耦合。當(dāng)投入電容式電壓互感器時(shí)，電磁感應(yīng)在二次電壓信號(hào)的回路中所產(chǎn)生的噪聲。靜電耦合。當(dāng)電廠和變電站的控制電纜處在強(qiáng)電場(chǎng)的環(huán)境下時(shí)，電容耦合和靜電感應(yīng)耦合所產(chǎn)生的噪聲干擾。

（3）因直流系統(tǒng)的操作所引起的噪聲干擾。當(dāng)突然切斷帶電感的器件時(shí)，在電感線圈兩端所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓而引起的噪聲。

（4）大規(guī)模集成電路在工作時(shí)所產(chǎn)生的噪聲。在微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)有很多大規(guī)模集成電路芯片，當(dāng)某芯片在工作時(shí)電流會(huì)突然變大，信號(hào)的工作頻率就會(huì)很高，通過(guò)電路耦合就會(huì)產(chǎn)生很大的尖峰噪聲。

1.2干擾形式

根據(jù)干擾侵入裝置形式分共模干擾形式和差模干擾形式兩種。共模干擾是因?yàn)楦蓴_源引起回路對(duì)地電位發(fā)生變化而產(chǎn)生的干擾。消除共模干擾的方法主要有：采用隔離變壓器、雙層屏蔽技術(shù)、浮空隔離技術(shù)、系統(tǒng)一點(diǎn)接地和光電耦合等方法。差模干擾是因?yàn)樵肼曉丛趦蓷l信號(hào)線之間所產(chǎn)生的干擾。它一般是由線間分布電容耦合或由長(zhǎng)線傳輸?shù)幕ジ旭詈纤a(chǎn)生的。

1.3干擾的傳播途徑

干擾的傳播途徑是干擾信號(hào)通過(guò)耦合通道傳送到受干擾設(shè)備。干擾的耦合方式分四種：一是靜電耦合，指在干擾源和受擾對(duì)象之間的電位發(fā)生變化時(shí)引起的靜電感應(yīng)。也就是說(shuō)假如在一個(gè)導(dǎo)體上的電壓發(fā)生了變化，通過(guò)分布電容使另一導(dǎo)體上的電壓也發(fā)生變化，這樣就會(huì)造成另一導(dǎo)體的信號(hào)受到干擾，于是裝置的正常工作就會(huì)受到影響。二是互感耦合，就是當(dāng)載流導(dǎo)體在交變電流時(shí)，周?chē)a(chǎn)生的交變磁場(chǎng)就會(huì)在臨近的閉合電路里產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，于是在鄰近電路中就形成了干擾信號(hào)。三是公共阻抗耦合，當(dāng)幾個(gè)電路的電流流經(jīng)同一個(gè)公共阻抗時(shí)，該阻抗上的壓降就會(huì)影響到另一個(gè)電路，從而產(chǎn)生壓降對(duì)其他電路的干擾。四是輻射耦合，高頻電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)在周?chē)蜁?huì)產(chǎn)生電力線和磁力線，在電磁輻射范圍的導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種干擾很容易通過(guò)電源線傳播到系統(tǒng)中，所以在微機(jī)保護(hù)裝置的內(nèi)外引線要盡量短。

二、微機(jī)保護(hù)的硬件抗干擾措施

對(duì)外部的干擾信號(hào)所采取的措施是防止干擾進(jìn)入裝置，為了提高裝置的可靠性，微機(jī)保護(hù)的硬件抗干擾措施主要是隔離措施、屏蔽措施和接地措施。

1、隔離措施。隔離就是對(duì)引入的干擾通道進(jìn)行切斷，就是把電路上的干擾源和受干擾的部分與電氣完全隔開(kāi)。所采取的隔離措施有：（1）光電隔離，主要是采用光電耦合器件，在隔離后輸入和輸出電路與電隔離，這兩種電路可以采用不同的工作電壓來(lái)進(jìn)行工作。在微機(jī)保護(hù)裝置中通常采用的隔離電路有：開(kāi)關(guān)量輸入電路的光電隔離、開(kāi)關(guān)量輸出電路的光電隔離、驅(qū)動(dòng)打印機(jī)電路的光電隔離和VFC式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的光電隔離。（2）變壓器隔離，就是隔離變壓器來(lái)進(jìn)行隔離。（3）繼電器隔離，因?yàn)槔^電器的線圈和出點(diǎn)之間不過(guò)電，所以說(shuō)繼電器線圈和出點(diǎn)之間根本就是隔離的，微機(jī)保護(hù)裝置根據(jù)這一原因進(jìn)行繼電器隔離措施，為了保證驅(qū)動(dòng)器跳閘開(kāi)關(guān)的可靠性，通常在微機(jī)保護(hù)裝置的硬件上加有告警繼電器或總閉鎖繼電器的觸點(diǎn)來(lái)進(jìn)行控制。

2、屏蔽措施。首先保護(hù)小間屏蔽，為了減小開(kāi)關(guān)廠的強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置造成的影響，我們可以把微機(jī)保護(hù)裝置安裝到保護(hù)小間內(nèi)，并對(duì)這個(gè)保護(hù)小間進(jìn)行全密封式和網(wǎng)孔式封閉，使這個(gè)保護(hù)小間構(gòu)成一個(gè)屏蔽體，一般情況為了加強(qiáng)屏蔽效果，對(duì)保護(hù)小間進(jìn)行雙層屏蔽措施。然后對(duì)保護(hù)柜進(jìn)行屏蔽，因?yàn)楸Ｗo(hù)柜安裝在開(kāi)關(guān)場(chǎng)，保護(hù)裝置就安裝在密封的保護(hù)柜內(nèi)，這時(shí)為了保證保護(hù)裝置能夠正常運(yùn)行，就要對(duì)保護(hù)柜進(jìn)行屏蔽措施。對(duì)連成一體的保護(hù)機(jī)箱進(jìn)行機(jī)箱屏蔽措施，還要在模擬變換器的一、二次側(cè)設(shè)有屏蔽層，最后對(duì)印制板內(nèi)的布線進(jìn)行屏蔽措施。

3、接地措施。在微機(jī)保護(hù)裝置中有好多地線，那么怎樣在微機(jī)保護(hù)裝置中對(duì)這些地線進(jìn)行處理呢？通常有下列幾種地線，第一種是指微機(jī)系統(tǒng)工作電源的地線即數(shù)字地。第二種是指在微機(jī)保護(hù)裝置中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中模擬信號(hào)的公共端，一般建議數(shù)字地和模擬地用盡可能短的連線來(lái)進(jìn)行連接。第三種在微機(jī)保護(hù)裝置中對(duì)小變換器所設(shè)有的屏蔽層，就是連接公共點(diǎn)的屏蔽地。第四種在微機(jī)保護(hù)裝置中，因?yàn)椴煌碾娐窌?huì)分布著不同的直流電壓，這些電源均采用不共地的方式，這時(shí)在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，電源地應(yīng)要和模擬地連在一起。第五種是機(jī)殼地。在微機(jī)保護(hù)裝置中，裝置機(jī)箱上的接地端子和屏蔽地應(yīng)連接，再通過(guò)這個(gè)端子和保護(hù)屏上的接地端進(jìn)行連接，最后與變電站的接地網(wǎng)進(jìn)行相連。

微機(jī)保護(hù)裝置中各插件板應(yīng)遵循接地這一原則，有助于增強(qiáng)抗噪聲的能力。另外對(duì)裝置內(nèi)部的零電位應(yīng)全部懸浮，不和機(jī)殼連接或盡量的對(duì)零電位和機(jī)殼之間的絕緣強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)，這樣就能夠減少電容，抑制共模干擾。

三、微機(jī)保護(hù)的軟件抗干擾措施

微機(jī)保護(hù)裝置的軟件抗干擾方法是常規(guī)繼電保護(hù)所不能夠做到的，所以微機(jī)保護(hù)裝置的可靠性較常規(guī)保護(hù)高。微機(jī)保護(hù)軟件抗干擾的常用措施有：

1、設(shè)置上電標(biāo)志。對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置上電時(shí)，復(fù)位電路在RESET引腳上產(chǎn)生規(guī)定的復(fù)位信號(hào)，然后裝置進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)軟件從量地址取指令，程序開(kāi)始運(yùn)行。

2、指令冗余技術(shù)。為了保證單字節(jié)指令和三字節(jié)指令不被拆散，在其后插入兩條空操作指令，如果因干擾造成程序出格時(shí)，那么指令的第一個(gè)數(shù)據(jù)就變?yōu)椴僮鲾?shù)，因?yàn)榭詹僮髦噶畹拇嬖冢绦蚓湍軌蛘＿\(yùn)行。

3、軟件陷阱技術(shù)。為了防止程序“飛掉”進(jìn)入非程序區(qū)執(zhí)行該指令，改變傳送的指令而造成死機(jī)的情況，就要設(shè)置軟件陷阱技術(shù)，軟件陷阱就是引導(dǎo)指令強(qiáng)行使“飛掉”的程序進(jìn)入復(fù)位地址，使程序能夠從開(kāi)始執(zhí)行。

4、軟件“看門(mén)狗”技術(shù)。當(dāng)干擾導(dǎo)致程序“出格”時(shí)系統(tǒng)能夠恢復(fù)正常運(yùn)行，就要在單片機(jī)的內(nèi)部設(shè)有監(jiān)視定時(shí)器，監(jiān)視定時(shí)器時(shí)按照一定頻率來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)的，當(dāng)程序“出格”時(shí)，監(jiān)視定時(shí)器就會(huì)溢出，產(chǎn)生中斷，在中斷中可以使軟件進(jìn)行復(fù)位指令，從而使程序恢復(fù)正常運(yùn)行。

四、結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的干擾進(jìn)行探討，對(duì)干擾源、干擾形式和干擾途徑進(jìn)行了分析，提出了微機(jī)保護(hù)裝置中的硬件和軟件措施，希望大家提出寶貴建議。

參 考 文 獻(xiàn)

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