電力系統(tǒng)繼電保護抗干擾措施探討

摘 要：在電力系統(tǒng)中，繼電器是繼電保護裝置中運用最為廣泛的元器件，如果繼電保護裝置時效，則會給電力系統(tǒng)帶來非常大的損失。文章著重從繼電保護在運行過程中所受到的干擾來源，干擾的傳播和危害性，提出的加強繼電保護裝置防干擾的幾種方式。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護；抗干擾

在電力系統(tǒng)中，繼電器是繼電保護裝置中運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，能準確地找出故障的原因，及時切除故障，使電力系統(tǒng)繼續(xù)穩(wěn)定有效的工作下去。如果繼電保護裝置失效，則會給電力系統(tǒng)設(shè)備帶來很嚴重的損壞。

1 電力系統(tǒng)中干擾的來源和影響

1.1 電擊干擾

電擊是電力系統(tǒng)中受二次干擾的主要來源。近幾十年來，人員對電擊進行了長期的觀察和試驗，積累了很對經(jīng)驗。根據(jù)資料表明，當(dāng)電力系統(tǒng)受到電擊時，會產(chǎn)生延續(xù)時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，電擊波會經(jīng)過通過避雷器、避雷針、避雷線等避雷設(shè)備流入大地。在這個過程中，因為電磁耦合的作用，將在母線周邊的二次回路導(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，會經(jīng)過設(shè)備的接地線流入變電站接地網(wǎng)，最后通過地網(wǎng)將電流傳向遠方。因為變電站的地網(wǎng)本身就有一定的抗干擾能力，所以使電擊時變電站內(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。這樣就會使電流屏蔽層流過電流，降低了繼電保護裝置的運行能力。

1.2 在隔離開關(guān)操作過程中所受到的干擾

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，會因為它的速度慢，和空氣游離能力差，使電弧進行多次熄滅和重燃，對二次回路和二次設(shè)備形成很大的干擾，這會使繼電保護裝置受到嚴重的影響。

當(dāng)母線上的高頻電流經(jīng)過接地電容時，會在地網(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。讓干擾信號從二次電纜中進入保護裝置中，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，接地點故障電流會經(jīng)過變壓器中性點，流向地網(wǎng)，經(jīng)地面和架空地線流回到故障點。在這個過程中，地網(wǎng)存在接地阻抗，當(dāng)電流流過時，地網(wǎng)的電位會遠高于地面電位，并且出現(xiàn)不同的電位差。電網(wǎng)出現(xiàn)了電位差時，就會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，這就會讓高頻保護受到干擾，甚至?xí)龎钠帘螌印?/p>

2 電力系統(tǒng)中繼電保護裝置抗干擾設(shè)計

在對繼電保護保護裝置進行抗干擾試驗中，要從硬件和軟件兩個方面進行抗干擾設(shè)計，這樣才能有效達到消除干擾，提高設(shè)備可靠性的目的。

2.1 繼電保護裝置抗干擾設(shè)計

（1）光電隔離措施。這種設(shè)計是利用光電耦合器將工控機控制的系統(tǒng)和外圍的接口隔離開來，并且采用了接觸器隔離的方法，這樣就避免了強電流和弱電流之間的直接接觸，從而達到了抗干擾的目的。（2）接地技術(shù)。把數(shù)字地、模擬地、功率地進行分離，這樣可以有效地消除各個地線之間的干擾。對于微機保護的內(nèi)插件而言，要嚴格遵守接地的原則。（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的抗干擾能力，這樣就使繼電保護裝置的抗干擾能力達到很大的提高。

2.2 在繼電保護系統(tǒng)中，主要軟件抗干擾能力設(shè)計

（1）系統(tǒng)的自我檢查：在繼電保護裝置中，系統(tǒng)各項功能的工作狀態(tài)，將進行自動檢查，如果發(fā)現(xiàn)有故障時，它可以自動給用戶進行提示，方便用戶及時處理。（2）軟件冗余設(shè)計：在繼電保護裝置的冗余設(shè)計中設(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，增強了檢查錯誤和糾正錯誤的能力。（3）軟件陷阱：在電力系統(tǒng)的繼電保護裝置中設(shè)置軟件陷阱，一旦受到干擾后，就會使程序指針混亂，當(dāng)其執(zhí)行了一段程序之后，就會落到陷阱中，提升繼電保護裝置的抗干擾能力。

3 繼電保護抗干擾措施的實施

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

3.1 對電力系統(tǒng)采取相應(yīng)的抗干擾措施

很多繼電保護裝置的生產(chǎn)廠家在研制過程中，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，使繼電保護裝置的抗干擾能力大大增強。

3.2 繼電保護屏的接地措施

繼電保護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。微機繼電保護裝置的箱體必須在經(jīng)過試驗后，可靠地接于屏柜內(nèi)等電位地網(wǎng)。需要把保護屏柜底部的油漆、鐵銹清除干凈，用焊接或者螺栓將保護屏和底部槽鋼連接起來。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 繼電保護抗干擾措施實施過程中的誤區(qū)

4.1 用備用電纜線芯兩端同時接地，作為抗干擾措施

實踐證明，因為開關(guān)場里面的電位不一樣，兩端接地的電纜線芯依然有電流流過，對這種恨不對稱的工作電纜線芯會產(chǎn)生電勢，會對繼電保護造成干擾。

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)，就會讓屏蔽層對地和導(dǎo)線對地之間產(chǎn)生極高的暫態(tài)電壓，對繼電保護裝置產(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，這都會使屏蔽效果大大降低。

5 繼電保護裝置異常情況下應(yīng)當(dāng)注意的問題

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

在實際操作過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)硬壓板表面在投入的位置，但是繼電保護裝置并沒有感受到硬壓板的投入，在這種情況下，繼電保護裝置將無法正確動作、無法正常工作。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、二次接線錯誤等等。在通常情況下，對于軟硬壓板的測驗，都會使用萬用表實際測量各個壓板投入前后的電位。

導(dǎo)致繼電保護裝置無法正常運行的情況是多方面的，除了保護壓板投入異常情況外，零序保護也是一個重要的問題。如今普通繼電保護裝置的零序保護往往采用的是自產(chǎn)的零序電流，這樣，零序保護有些時候就需要外接的零序電流在回流中，通過零序電流正常工作。

假如在電力系統(tǒng)中出現(xiàn)重合閘無法工作的情況，電力系統(tǒng)中的繼電保護裝置同樣不能正常工作。遇見這種情況的時候，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，那就要注意保護動作的瞬間重合閘是否被放電。

總之，要想使電力系統(tǒng)更好的安全運轉(zhuǎn)，必須要確保核心一次設(shè)備、繼電保護裝置均能在正常工況下完好，繼電保護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)定運行。

參考文獻

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