淺析變電站微機(jī)保護(hù)干擾源及其應(yīng)對策略

(鄭州煤炭工業(yè)(集團(tuán))高瑞電力有限公司，河南 新密 452371)

1 變電站典型干擾源分析

1.1 雷擊造成的干擾

變電站中通常都配置了避雷針，防止直接受到雷擊。但當(dāng)避雷線、輸電線路桿塔塔頂?shù)仍馐芾讚魰r，通常會形成雷電流，且形成電磁場，隨之會在周圍的金屬導(dǎo)體中形成非常強(qiáng)的過電壓。變電站二次系統(tǒng)中的某些線路在雷電天氣條件下都有可能形成這一過電壓，會損壞一次設(shè)備的絕緣，或經(jīng)由諸多藕合路徑傳送到二次設(shè)備中，導(dǎo)致其動作發(fā)生異常。

1.2 電力系統(tǒng)短路故障引起的干擾

發(fā)生單相接地短路時，將會形成短路電流，從接地點流到接地網(wǎng)，致使接地點以及接地網(wǎng)的電位升高。如果二次回路和接地點間距相對較近，在該回路里會形成共模干擾電壓。實踐發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，該干擾電壓可能會達(dá)到數(shù)kV，甚至?xí)_(dá)到1.23萬V左右，其頻率最大值為幾百KHz。

1.3 變電站倒閘操作引起的干擾

當(dāng)操作人員實施各項倒閘操作時，儲能元件(電感或電容等)的狀態(tài)改變時，會形成暫態(tài)的過電壓，且逐漸衰減振蕩，最終會藕合到其二次回路之中，使該回路中產(chǎn)生很多脈沖(呈振蕩和衰減)。實踐表明，這些干擾脈沖的頻率分布于0.1～80 MHz范圍內(nèi)，不僅如此，各脈沖的持續(xù)時間保持在10 μs～10 ms范圍內(nèi)。

1.4 電磁輻射的干擾

通過深入研究可知，這方面的干擾基本上由變電站運(yùn)維工作者自身配備的對講機(jī)、手機(jī)等電子通信設(shè)備。另外，變電站中許多電氣設(shè)備的局部放電，如電暈、火花放電等現(xiàn)象，同樣會形成這方面的干擾。

1.5 靜電放電引起的干擾

當(dāng)變電站發(fā)生靜電放電時，會在極短時間內(nèi)形成一個非常強(qiáng)的電弧，由此會形成一個短暫的放電電流與很強(qiáng)的電磁場，并會影響到二次回路的元器件，使它們被損壞，最終引發(fā)二次回路故障。

2 變電站干擾源的藕合方式

2.1 電容藕合

電容耦合也叫靜電藕合。變電站一次設(shè)備的強(qiáng)電由靜電藕合至二次回路的干擾電壓，它是通過藕合電容藕合至二次回路的。

2.2 磁場藕合

即指在一、二次回路之間，二次回路的強(qiáng)弱電之間及交直流之間的互感所形成的干擾電壓。

2.3 公共阻抗藕合

變電站的接地網(wǎng)有阻抗，因此，當(dāng)其故障電流經(jīng)過接地網(wǎng)時將產(chǎn)生壓降，導(dǎo)致其中各地的地電位有所不同。如果同個回路里面存在若干個接地點，那么由于受到上述電位差的影響，電纜芯線與屏蔽層將會產(chǎn)生電流，并會形成干擾電壓。

2.4 電磁輻射

即指干擾源以高頻電磁波的形式傳輸?shù)蕉位芈匪鸬母蓴_。按照二次回路接地方式進(jìn)行分類，主要包括以下兩種類型：共模、差模干擾。

3 變電站微機(jī)保護(hù)的抗干擾措施

3.1 接地措施

按照具體的實踐結(jié)果，變電站接地質(zhì)量扮演著非常關(guān)鍵的角色，其質(zhì)量優(yōu)劣決定著其抗干擾性能。良好的接地可以有效抑制微機(jī)保護(hù)內(nèi)部的藕合干擾，防止受到外界電磁干擾的負(fù)面作用，明顯改善微機(jī)保護(hù)的性能?，F(xiàn)實中通過以下的措施來處理：在裝置中配備屏蔽層(接地處理)，利用接地線把它和裝置的殼體連在一起，同時通過接地線(具有相對較低的阻抗值)把其殼體和主接地網(wǎng)連在一起。需注意的是，該裝置中接地電阻必須滿足相關(guān)條件，一般其阻值應(yīng)當(dāng)處于10 Ω以下。

在該裝置內(nèi)部，高頻電路(頻率處于10 MHz以上)要采取多點接地的模式；而低頻電路(頻率處于1 MHz以下)需要選擇一點接地的方式；而對于頻率保持在1～10 MHz范圍內(nèi)的電路，如果選擇第二種模式，則其接地線應(yīng)當(dāng)滿足如下條件：≤1/20波長。為切實確保數(shù)模轉(zhuǎn)換質(zhì)量，保證其精度相對較高，務(wù)必要使其中的數(shù)字地和模擬地兩者間采用單點相連的方式，同時還應(yīng)當(dāng)確保連接線長度盡量短一些。如果條件允許，上述兩者之間的針腳最好是要直連。此外，為防止共模干擾的影響，裝置中包含的所有零電位一定要進(jìn)行相應(yīng)的懸浮處理，禁止把它們和殼體連在一起，并且應(yīng)當(dāng)最大限度地提高零電位和殼體間的絕緣性能，且需要減少分布電容。

3.2 濾波措施

濾波器的選頻特性作用重大，可有效避免傳導(dǎo)藕合引起的干擾。比如，在將濾波器安裝在交流輸人通道前端，可以有效抑制中波段的高頻干擾，并且還能夠抑制電源波形的失真干擾。通過這種方式能夠濾除直流信號中的高頻和低頻干擾，更好地防止整個系統(tǒng)受到高、低頻干擾的影響，還能夠更好地抑制觸電抖動與過電壓等原因引起的干擾。不僅如此，合理提高電路的門檻電壓，也能將其中的部分低頻干擾濾除。

3.3 破壞干擾的藕合途徑措施

實踐中主要通過以下幾種方式來進(jìn)行：

1)光電隔離。若隔斷兩個電路之間的電氣聯(lián)系，那么就可以切斷兩者的干擾通道。在傳遞信息資料的過程中，將光耦合技術(shù)引入到微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部，可以實現(xiàn)各種電平轉(zhuǎn)換，而且能有效地屏蔽某些干擾的影響。就算是對許多無須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的信息，同樣盡量通過該技術(shù)來傳輸。

2)屏蔽。該裝置的機(jī)柜一般是鐵質(zhì)的，可以有效屏蔽各種干擾，避免機(jī)柜受到外界電磁干擾的影響。另一方面，為防止外界干擾經(jīng)由二次接線端子到達(dá)其內(nèi)部，必須使接線端子與微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)之間不存在直接的電氣聯(lián)系。此外，還應(yīng)當(dāng)滿足以下條件：確保二次回路的二次電纜的兩端可靠接地。

3.4 軟件抗干擾措施

1)數(shù)據(jù)采集誤差的處理。主要是采用相應(yīng)的數(shù)字濾波技術(shù)，通過合適的軟件，來加工處理微機(jī)保護(hù)裝置的采樣信號，進(jìn)行平滑處理，將其中的振蕩與毛刺消除，以此降低干擾所占的比例。

2)控制失靈的處理。為有效防止干擾對動作信號輸入與開關(guān)量寫入的干擾，需要設(shè)置控制失靈軟件的措施。

3)數(shù)據(jù)出錯的處理。采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)冗余方法，在不同位置備份RAM中的信息，在使用過程中，把它和備份數(shù)據(jù)加以比較，如果兩者一致，則暗示數(shù)據(jù)是完好的。反之，則暗示著數(shù)據(jù)已經(jīng)被破壞，這樣就需要用備份信息來將其取代。

4)程序跑飛的處理。主要是利用指令冗余、軟件狗等措施來避免這種問題。

3.5 其他抗干擾措施

1)交直流回路需采用不同的電纜，以此防止兩回路間的干擾。強(qiáng)弱電不使用同一根電纜微機(jī)保護(hù)屏內(nèi)部的各種連線進(jìn)行綁扎時，應(yīng)當(dāng)區(qū)分強(qiáng)、弱電回路，防止強(qiáng)電對弱電回路產(chǎn)生一定的干擾。

2)對于變電站內(nèi)的控制電纜，其敷設(shè)過程中盡可能地與高頻暫態(tài)電流的入地點保持相對較遠(yuǎn)的距離，這樣能夠盡量防止強(qiáng)干擾源的不良影響。要通過發(fā)射狀敷設(shè)的形式來施工控制電纜，注意不要自成環(huán)網(wǎng)或者和高壓輸電線平行。在電纜溝中需要把它安裝在第2、3層電纜架，必須與電力電纜盡量保持相對較遠(yuǎn)的距離，這樣可以有效防止當(dāng)出現(xiàn)不對稱短路故障時電力電纜的干擾。

3)對于繼電器等感性元器件，應(yīng)采用許多續(xù)流措施，以此避免切斷感性電流時形成的干擾電壓。

4)對于有可能引入雷電波的回路上，最好采取加裝避雷器等裝置的措施。

4 結(jié)語

現(xiàn)實中針對各種類型的干擾源，具有不同的干擾理、藕合途徑，需要選擇合理的方法來應(yīng)對。而在變電站工作中，二次回路與微機(jī)保護(hù)裝置比較復(fù)雜。因此，要充分結(jié)合現(xiàn)實情況，進(jìn)一步認(rèn)真總結(jié)各類干擾情況，采取應(yīng)對措施，以不斷提高抗干擾質(zhì)量和效率。