火電廠繼電保護系統(tǒng)裝置應(yīng)用中的防干擾技術(shù)分析

郭中建

摘要：繼電保護對于火電廠而言至關(guān)重要，究其原因，主要是火電廠在生產(chǎn)過程中可能會面臨著外部環(huán)境的威脅，一旦在外界因素的影響下出現(xiàn)故障，就會對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行造成不利影響。本文以火電廠繼電保護系統(tǒng)裝置應(yīng)用中的防干擾技術(shù)分析為題，首先闡述繼電保護造干擾的類型、傳播方式和作用形式，最后分析防干擾技術(shù)，希望為相關(guān)行業(yè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：火電廠;繼電保護裝置;防干擾技術(shù)

引言：繼電保護裝置是火電廠的重要設(shè)備，主要由三個裝置組成，分別是測量回路、邏輯回路和執(zhí)行機構(gòu)。測量回路的組成部分為各種傳感器，具有采樣功能，在采集電流和電壓信號樣本后，通過與設(shè)定值對比的方式，對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行判斷，如果發(fā)現(xiàn)異常會啟動執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行保護動作，控制故障的影響。由于整個系統(tǒng)在工作過程中主要由電力驅(qū)動，電磁會成為影響繼電保護裝置應(yīng)用效果的重要因素，因此，采用有效的防干擾技術(shù)，具有十分重要的意義。

一、繼電保護造成的干擾類型、傳播方式和作用形式

（一）繼電器保護造成的干擾類型

在繼電保護應(yīng)用的環(huán)境之中，往往存在非常多的電力設(shè)備，比如：繼電器、電磁接觸器等，其在運行階段，會釋放大量的電磁波，這些電磁波會對繼電保護裝置的正常運行產(chǎn)生干擾。此外，繼電保護裝置內(nèi)部安裝了許多電子電力開關(guān)，這些開關(guān)在帶電工作時，會釋放電磁波，因而對外界電力設(shè)備產(chǎn)生影響，嚴重時，甚至?xí)?dǎo)致繼電保護裝置做出誤動作?？梢詫㈦娏υO(shè)備所產(chǎn)生的電磁噪聲分為三類，第一類是電源傳播噪聲;第二類是輻射傳播噪聲;第三類是感應(yīng)噪聲，在這些噪聲的影響下，繼電保護裝置容易出現(xiàn)誤操作。繼電保護造成的干擾類型有如下幾種：

（1）接地故障型。變電站在出現(xiàn)單相或多相接地故障后，故障電流相對較大，在流經(jīng)地網(wǎng)換流和架空地線后，會重新到達故障位置，導(dǎo)致故障處的電壓迅速增加，容易在地網(wǎng)中引發(fā)高壓電動勢，此類干擾就是所謂的工頻干擾。

（2）斷路器作為電力系統(tǒng)不可缺少的裝置，在運行方式為線圈通斷電，在電感線圈斷開后，所產(chǎn)生的感應(yīng)電流較大，與此同時，還會產(chǎn)生非常強的電磁波，如果缺乏保護措施，電磁波容易干擾其他裝置的正常運行。此外，操作人員使用無線通訊工具，同樣會產(chǎn)生電磁場，并干擾系統(tǒng)的運行[1]。

（3）火電廠發(fā)電系統(tǒng)的環(huán)境較為特殊，在隔離開關(guān)啟動后，容易形成雷電電流，并圍繞高壓主線產(chǎn)生電磁場，這些磁場的強度非常之高，在通過二次線圈后會變?yōu)殡妷?，最終干擾繼電保護裝置中的設(shè)備。

（4）雷電干擾。變電廠本身的電荷就非常強，在雷雨天氣，雷擊事件的發(fā)生概率較高。如果雷電擊中電線，高強度的電流會進入電網(wǎng)，然后進入地線網(wǎng)，這樣一來，就會在地線網(wǎng)中形成電位差，威脅變電設(shè)備的安全。甚至?xí)＜安僮魅藛T的人身安全。這部分電流在通過設(shè)備后，會導(dǎo)致設(shè)備受損。

（二）干擾的傳播方式和作用形式

干擾傳播方式包括兩種，分別是輻射和傳導(dǎo)。電磁在傳導(dǎo)階段，可以將電阻、電容、電感作為傳播渠道。其中輻射的進行方式以電磁波傳播為主，但是就實際情況而言，電磁輻射和傳導(dǎo)往往同時存在。電磁干擾在敏感設(shè)備回路或裝置端口作用可以分為兩種，主要包括差模干擾和共模干擾[2]。

二、繼電保護的防干擾措施

研究結(jié)果表明，干擾信號和實際控制信號間的差別，主要體現(xiàn)在規(guī)律上，干擾信號的持續(xù)時間少于控制信號，且穩(wěn)定性較低。為準確識別干擾信號，可以運用智能信號識別算法，在傳感器采集信號后，依托于智能未處理芯片的功能，準確識別信號類型，如果信號屬于干擾信號，不會啟動執(zhí)行機構(gòu)，如果信號為控制信號，會正常啟動執(zhí)行機構(gòu)，繼電保護動作也會隨之進行。在實際運行階段，判別干擾信號的常用方法主要是遺傳算法和模糊邏輯技術(shù)，此外，在干擾信號識別階段應(yīng)用采樣定理，亦可取得良好的效果。其原理為信號在2毫秒內(nèi)是否穩(wěn)定，如果穩(wěn)定則代表信號屬于有效信號，如果不穩(wěn)定則代表該信號為無效信號。

（一）應(yīng)用高性能的數(shù)字控制器件

應(yīng)用高性能的數(shù)字控制器件是確保繼電保護裝置穩(wěn)定運行的有效措施，目前，常用的數(shù)字控制器件是FPGA和CPLD，由于這兩類器件擁有良好的性能，因此在繼電保護領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛。在查閱資料后得知，數(shù)字控制器件工作模式以全數(shù)字為主，相較于傳統(tǒng)控制器件來說，擁有更強的抗干擾能力，與此同時，還具備諸多功能，有利于繼電保護裝置運行性能的增強，從而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的全方位保護。

（二）安裝干擾隔離裝置和抑制器

在繼電保護裝置實際運行階段，想要實現(xiàn)對外部干擾的控制，需要使用兩種方法，第一種方法是將干擾隔離裝置安裝到被繼電保護裝置之中;第二種方法是安裝抑制器，通過這種裝置的安裝，降低外界設(shè)備在運行期間所產(chǎn)生的電磁干擾，兩種方法共同使用，可以取得良好的應(yīng)用效果。除此之外，將電涌設(shè)備接入到控制端，可以防止電磁噪聲沿控制線路入侵機電保護裝置，這是保障繼電保護裝置穩(wěn)定運行的重要舉措。安裝隔離保護裝置，可以降低電磁噪聲對繼電保護裝置的干擾，比如：將濾波器安裝到繼電保護裝置的控制信號線中，即可達成控制噪聲干擾的目標。安裝雙腳屏蔽線可以起到相同的作用，由此可見，安裝干擾隔離裝置和抑制器是重要的防干擾措施，火電廠應(yīng)予以重視[3]。

（三）提供等電位的平臺

如果火電廠內(nèi)繼電保護裝置的狀態(tài)較為集中，就會構(gòu)造一個等電位面，為等電位平臺的生成，創(chuàng)造有利的條件。在平臺生成后，需要將等電位面與地網(wǎng)某一點進行連接，在連接完成后，地網(wǎng)電位浮動就會對等電位面位置產(chǎn)生影響，通過這種防干擾技術(shù)的應(yīng)用，有效規(guī)避竄入地表和地網(wǎng)的電位差，從而實現(xiàn)對干擾的有效的控制，繼電保護裝置的抗干擾能力也會隨之增強。研究結(jié)果表明，等電位連接平臺的組建方式為兩種：（1）通過焊接方法，對全部保護屏銅排進行焊接，使其首尾保持連接狀態(tài);（2）依托于電纜制作銅排框架，然后使框架連接全部保護屏的接地銅排。

（四）應(yīng)用在線監(jiān)測系統(tǒng)

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，眾多先進的技術(shù)被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其是診斷技術(shù)和通信，更是在工業(yè)生產(chǎn)安全中，發(fā)揮了不可替代的作用。目前，許多企業(yè)為保障工業(yè)生產(chǎn)安全，將診斷技術(shù)和信息技術(shù)作為基礎(chǔ)，研發(fā)和應(yīng)用在線監(jiān)測系統(tǒng)，以此來取代傳統(tǒng)的人工檢修方法。目前，應(yīng)用在線檢測系統(tǒng)，已經(jīng)成為火電廠繼電保護裝置未來發(fā)展的趨勢。為此，火電廠應(yīng)重視在線檢測系統(tǒng)的作用，通過引進或獨立研發(fā)的方式，應(yīng)用在線監(jiān)測系統(tǒng)，并發(fā)揮系統(tǒng)的防干擾作用。在系統(tǒng)應(yīng)用后，火電廠還要組織工作人員參加培訓(xùn)，促使其掌握在線監(jiān)測原理和技術(shù)，使檢測系統(tǒng)價值得到最大化體現(xiàn)。

（五）降低一次設(shè)備的接地電阻

降低一次設(shè)備的接地電阻的防干擾的有效措施，在變電站實際運行階段，可以在不影響運行效果的基礎(chǔ)上，適當降低一次設(shè)備的接地電阻，這里所說的一次設(shè)備主要包括電壓互感器、電流互感器和避雷裝置。究其原因，主要是異常電流在進入地網(wǎng)后會在地網(wǎng)上形成電位差，而縮小接地電阻，可以使電位差縮小，繼電保護裝置誤動作的概率也隨之下降，同時，還能實現(xiàn)對地網(wǎng)的安全保護，防止大電流損壞地網(wǎng)。

結(jié)論：綜上所述，在火電廠中，繼電保護裝置所起到的作用極為顯著，針對接地故障干擾、電位差干擾、雷電干擾，建議火電廠予以高度重視，在干擾發(fā)生后，對原因進行準確的分析，并采取有效的措施，消除和控制干擾，從而保證電力裝置的安全。

參考文獻：

[1]張韓春.火電廠繼電保護系統(tǒng)裝置應(yīng)用中的防干擾技術(shù)分析[J].南方農(nóng)機，2018，49（24）：119-120.

[2]常亮.火力發(fā)電過程中高壓電動機繼電保護技術(shù)研究[J].科技與創(chuàng)新，2017（01）：145.

[3]武建榮.火電廠人為繼電保護不正確動作事故及預(yù)防措施[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2017，34（30）：96+98.