電氣控制回路干擾診斷與排除

李華

（湖南省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，長沙 410007）

1 引言

變電站的日常運行過程中，需要使用大量的不同的電氣設(shè)備，包括各種一次設(shè)備和二次設(shè)備。其中，一次設(shè)備指的是直接生產(chǎn)、輸送、分配和使用電能的設(shè)備，包含了多種類型，例如變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線、避雷器、避雷針、電容器、電抗器等。

2 斷路器電氣控制回路

斷路器是變電站一種常見的電氣設(shè)備，可以實現(xiàn)遠距離控制和自動重合閘操作，現(xiàn)有通信模塊，用戶可以通過手機短信或計算機后臺方式操作，適用于中小型變電站中作為控制和保護之用[1]。在變電站的日常工作中，如果需要遙控操作斷路器，實現(xiàn)自動分合與保護，便需要相應的操作機構(gòu)具備一個專門的電氣控制回路，以實現(xiàn)對操作機構(gòu)的有效控制。借助相應的電氣控制回路，可以按照工作人員的操作需求，遵循一定的操作命令，完成相關(guān)的各種自動操作，包括斷路器的分閘與合閘、重合閘、自動脫扣等等，同時也可以完成聯(lián)鎖等操作。為了實現(xiàn)對斷路器的控制，相應的電氣控制回路需要包含若干不同的組成部分，其中需要包含一定的控制機構(gòu)、操作機構(gòu)以及中間傳送機構(gòu)。其中，控制機構(gòu)可以發(fā)出一定的命令，包括分閘命令和合閘命令，相應的機構(gòu)主要包括控制開關(guān)或控制按鈕等。中間傳送機構(gòu)負責對各種操作命令進行傳動，將其傳送到一定的執(zhí)行機構(gòu)，相關(guān)的中間傳送機構(gòu)主要包括繼電器、接觸器的觸點等。斷路器操作機構(gòu)負責執(zhí)行各種操作命令[2]。斷路器包含了多種不同的類型，常見的斷路器電器控制回路其基本原理簡圖如圖1 所示。

圖1 斷路器電氣控制回路簡圖

3 斷路器電氣控制回路干擾診斷

變電站斷路器電氣控制回路的干擾源十分復雜，與多種因素相關(guān)。通過分析診斷發(fā)現(xiàn)，主要包括以下一些類型：電源系統(tǒng)引入的干擾、交變磁場干擾、導線相互耦合干擾等等[3]。一些常見的斷路器電氣控制回路干擾診斷情況見表1。

表1 斷路器電氣控制回路常見干擾診斷

4 斷路器電氣控制回路干擾排除措施分析

4.1 控制回路硬件干擾排除措施

針對斷路器電氣控制回路干擾問題，在進行干擾排除時，硬件抗干擾是一種常用的方法。這種方法指的是盡可能地對靈敏器件的抗干擾性能進行改善，提高其抗干擾能力。

首先，從硬件方面入手進行排除。在進行硬件設(shè)置時，對于所使用的各種二次設(shè)備的外殼實施屏蔽接地處理。一些設(shè)備中部分機構(gòu)屬于活動部分，包括機箱蓋板與柜門等，對于這些部分也需要進行可靠連接，保持其與接地點之間的連接狀態(tài)，以確保良好的電氣連接。

其次，科學設(shè)置電源系統(tǒng)。為了獲得理想的抗干擾效果，并維持穩(wěn)定、可靠的二次設(shè)備運行狀態(tài)，還需要對相應的電源系統(tǒng)進行一定的設(shè)置。設(shè)計時，可以使用不間斷電源設(shè)備（UPS）穩(wěn)定工作電源，并使用變電站的直流電源，以確保供電電壓的波形維持在較為穩(wěn)定的狀態(tài)。同時，在選用變壓器時，可以使用隔離變壓器。通過這一方式，對共模干擾予以有效隔離，避免電網(wǎng)噪聲干擾對控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

另外，進行科學的接地設(shè)置。結(jié)合變電站的實際情況，可以設(shè)置若干相對獨立的接地系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)接地系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)以及電氣接地系統(tǒng)等。為了保證應用效果，不同的接地系統(tǒng)之間需要保持一定的安全距離，且不允許不同接地系統(tǒng)之間進行相互混用。

其中，通過設(shè)計一定的電氣接地系統(tǒng)，可以實現(xiàn)UPS 和隔離變壓器屏蔽層接地。通過這一方式，可以控制電網(wǎng)雜波進入系統(tǒng)中，達到理想的抗干擾效果。針對控制系統(tǒng)，需要設(shè)計專用的接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)為二次設(shè)備所專用，不能與其他設(shè)備進行連接。

最后，做好二次回路的抗干擾工作。

4.2 控制回路軟件干擾排除措施

目前，除了硬件抗干擾之外，軟件抗干擾排除措施也是常用的斷路器電氣控制回路干擾排除方法。這一排除模式下，工作人員選擇在二次設(shè)備的軟件設(shè)計中采取一定的措施，對各種干擾予以針對性的排除。通過軟件抗干擾，可以有效避免各種干擾信號進入微機保護和控制裝置的內(nèi)部。在對二次設(shè)備實施軟件抗干擾操作時，首先，需要對二次設(shè)備的各種干擾信號進行采集。之后，對所采集到的干擾信號進行處理，實現(xiàn)濾波削弱或者消除。其中，在進行數(shù)字濾波操作時，需要通過一定的軟件程序來實現(xiàn)。因此，在前期的設(shè)備選型工作中，需要充分考慮電氣控制回路的干擾排除問題。針對各種干擾，應用一定的軟件進行操作，在其中增加一些程序?qū)Ω鞣N輸入信號進行處理。這些程序使用方便、快捷，功能靈活多樣，作用十分重要，可以一定程度上代替模擬濾波器，甚至可以完成一些模擬濾波器無法完成的功能。目前，常用的軟件濾波技術(shù)主要包括兩種，分別為算術(shù)平均值濾波算法和加權(quán)平均值濾波算法。兩種算法特點不同，具體應用時所使用的設(shè)備在靈敏度方面也存在一定的差異，具體情況見表2。

表2 兩種濾波技術(shù)的特點與應用情況比較

4.3 其他干擾排除措施

除了上述措施之外，在對變電站斷路器電氣控制回路干擾問題進行排除時，還可以采取其他一些措施。例如，在日常工作中，工作人員需要對后臺監(jiān)控系統(tǒng)遙控、遙信測點的抗干擾情況進行仔細的檢查。在系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)上，設(shè)置多機雙網(wǎng)模式。在設(shè)計變電站監(jiān)控系統(tǒng)時，在站控層設(shè)計上，選擇使用電力系統(tǒng)自動化控制監(jiān)控軟件。同時，在系統(tǒng)中配備A、B 兩臺服務器。在缺省狀態(tài)下，實施A 網(wǎng)優(yōu)先的機制。為了獲得理想的網(wǎng)絡負載平衡效果，也可以設(shè)置為自動分流模式。對每臺客戶工作站均在本機上下載最新實時數(shù)據(jù)庫。在多機工作的過程中，每臺機器上的實時數(shù)據(jù)庫是時刻保持同步的。監(jiān)控系統(tǒng)在站控層就內(nèi)置五防閉鎖邏輯，可在遙控操作時加入五防閉鎖邏輯，確保操作安全。

5 結(jié)語

總之，在電器控制回路的運行過程中，可能會受到多種因素的影響和干擾發(fā)生一定的故障。為了避免各種干擾的出現(xiàn)，還需要對這些干擾進行認真的分析和診斷，并及時排除。在本文的研究中，以變電站常見的一次設(shè)備斷路器為例，分析斷路器電氣控制回路的基本特點和原理。通過本文的分析研究發(fā)現(xiàn)，變電站斷路器電氣控制回路的干擾源十分復雜，與多種因素相關(guān)。通過分析診斷發(fā)現(xiàn)，主要包括以下類型：電源系統(tǒng)引入的干擾、交變磁場干擾、導線相互耦合干擾等等。結(jié)合變電站的實際情況，本文還提出了針對性的干擾排除措施，包括控制回路硬件干擾排除措施與軟件干擾排除措施等。