卓燕平 鐘步隆

摘 要：由于變電站高強度電磁環(huán)境，常常影響變電站內(nèi)的各類電子裝置的正常工作，特別是可能干擾變電站繼電保護裝置的信號，導(dǎo)致誤動作，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。因此有必要對變電站的各類干擾進行分析，從而采取相關(guān)措施，來有效保證變電站內(nèi)繼電保護裝置的正常運行。

關(guān)鍵詞：變電站；干擾；抗干擾；微機保護

中圖分類號：TM77 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）20-0079-02

變電站內(nèi)的各類干擾，由于其頻率高、幅度大等特點極大地影響微機保護裝置的正確動作，因此有必要針對各類干擾提出保證電力繼電保護裝置正常工作的抗干擾措施，本文基于保證微機型繼電保護裝置和自動裝置安全可靠運行目的，結(jié)合實際工作經(jīng)驗及查閱相關(guān)資料，提出變電站抗干擾措施和繼電保護抗干擾措施，可為相關(guān)工作者提供參考和借鑒。

1 電力系統(tǒng)中常見的幾種干擾

1.1 高頻干擾

變電站的一次設(shè)備包括斷路器、隔離刀閘等，在工作時都會產(chǎn)生高頻干擾，從而對變電站二次回路帶來影響。在變電站內(nèi)進行一些常規(guī)操作，如斷路器合閘送電、帶電操作隔離刀閘等，都會產(chǎn)生較大的高頻干擾。如圖1所示為帶電操作隔離刀閘向不帶電的母線充電的情況。

如圖1所示，電源側(cè)電壓為US，純電容側(cè)電壓為UL，此時，可以將母線等效純電容性負(fù)荷，在隔離開關(guān)逐漸合閘的過程中，觸點間的電場強度會增大，并發(fā)生拉弧情況。在實際的現(xiàn)場操作中，一般隔離刀閘閉合的速度較慢，所以，當(dāng)電源側(cè)的工頻電壓達到最大時，會出現(xiàn)第一次拉弧。此后電路中的電流會經(jīng)過接通的觸點來對電容充電。電容電壓充滿后充電回路自動斷開，當(dāng)系統(tǒng)充電到通過零電位時，US與UL之間電壓逐漸變大，最后倒換極性并大于擊穿電壓，導(dǎo)致了開關(guān)的第二次擊穿，并重復(fù)對電容的充電過程，如此循環(huán)往復(fù)，在閃絡(luò)和拉弧的過程中，會產(chǎn)生高頻干擾，隨著合閘的過程不斷進行，高頻干擾會逐漸降低。

帶電操作隔離刀閘帶來的高頻干擾主要體現(xiàn)在拉弧的初始階段，約為200～300次/s，這種拉弧將帶來較陡的沿著母線傳播的電流與電壓波，最終通過母線上連接的電容設(shè)備進入地網(wǎng)，并通過行波的反射產(chǎn)生頻率為50 kHz～5 MHz的高頻振蕩，并與二次回路發(fā)生耦合，形成強烈的電磁干擾。

1.2 電磁干擾

電磁干擾主要是由各類電力電子元件所產(chǎn)生的，如手機、移動電話等，通過電磁感應(yīng)在設(shè)備周圍形成高頻信號，通過各種半導(dǎo)體回路成為一個信號源，再經(jīng)過整流后，可能造成裝置的邏輯處理回路出現(xiàn)問題，比如邏輯電位偏移、邏輯混亂等。例如，在距離保護二次回路裝置如收發(fā)信機、故障錄波裝置等較近的地方使用移動通信設(shè)備，可能會造成收發(fā)信機誤發(fā)信，故障錄波裝置誤啟動等?？梢?，電磁干擾對繼電保護裝置的影響是不可小覷的。

1.3 工頻干擾

工頻干擾多發(fā)生在站內(nèi)的接地故障中，由于系統(tǒng)電壓降低和故障電流增大，從變電站的接地網(wǎng)中流過的電流較大，由于接地網(wǎng)具有接地電阻，所以當(dāng)變電站發(fā)生接地故障時，地網(wǎng)中的電位會比大地電位高，帶來工頻干擾。

1.4 直流電源干擾

直流電源干擾也是電力系統(tǒng)中比較常見的一種干擾，主要體現(xiàn)在以下兩點：首先是直流回路故障、直流電源短時中斷等情況，此時，由于系統(tǒng)中存在各種電容設(shè)備，直流恢復(fù)的時間經(jīng)過各類放電回路，會有一個電壓逐步恢復(fù)的過程，這個時間的長短與回路中的電容大小有密切關(guān)系，這個直流電源的恢復(fù)過程可能會導(dǎo)致各類繼電保護設(shè)備的邏輯回路受到干擾，或誤發(fā)信號、誤動作等。其次是外部干擾因素帶來的直流回路串?dāng)_，導(dǎo)致直流回路電源中出現(xiàn)交流成分，從而給保護裝置帶來影響，由于繼電保護裝置的控制和信號回路多由電纜引入變電站，所以，直流電源的串?dāng)_也可能帶來繼電保護裝置的誤動作。

1.5 靜電放電干擾

在秋冬等氣候干燥的季節(jié)，會出現(xiàn)較大的靜電放電干擾，此時，變電站工作人員等可能接觸繼電保護裝置的各個環(huán)節(jié)，可能因為摩擦起電、靜電干擾等情況，將身上的電荷攜帶并在觸碰各類繼電保護設(shè)備時產(chǎn)生放電，情況嚴(yán)重時可能導(dǎo)致一些精密元器件的損壞。

1.6 雷擊干擾

夏秋季節(jié)雷擊干擾最為常見，雷擊由于產(chǎn)生的過電壓和雷電波會不斷經(jīng)過變電站母線等途徑四處傳播，所以，對變電站一次和二次設(shè)備都會產(chǎn)生較大影響。雷電波的影響主要表現(xiàn)在兩個方面，首先是經(jīng)過電磁耦合后，產(chǎn)生干擾電波，從而對屏蔽電纜等帶來影響。其次是雷擊的時候產(chǎn)生過電流，經(jīng)過變電站中的避雷器進入地網(wǎng)時，由于地網(wǎng)具有較大的電阻，導(dǎo)致大地暫態(tài)地電位升高，帶來雷擊干擾。

2 變電站抗干擾措施研究

基于變電站各類干擾可能給繼電保護裝置帶來的影響和干擾，為了保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，提升繼電保護抗干擾能力，降低周圍環(huán)境可能給保護帶來的干擾，可以采取各類抗干擾措施，一方面，從保護裝置自身的抗干擾措施出發(fā)，另一方面，提升變電站內(nèi)抗干擾水平。

2.1 變電站內(nèi)抗干擾措施研究

2.1.1 使用屏蔽電纜

由于在隔離開關(guān)操作過程中產(chǎn)生的干擾電壓很大，當(dāng)使用無屏蔽的塑料電纜時，其干擾電壓可達幾千伏；當(dāng)使用屏蔽電纜時，對干擾電壓的抑制效果很好，其干擾電壓的幅值被抑制到5%以下。

因此，二次電纜應(yīng)使用屏蔽電纜且屏蔽層在開關(guān)場和繼保室兩端同時可靠接地，是一種效果較好的變電站內(nèi)抗干擾措施。目前，我國各類繼電保護規(guī)程都嚴(yán)格規(guī)定，變電站內(nèi)必須進行靜電屏蔽，并在屏蔽電纜上再并行接入一根粗的接地導(dǎo)線，使得屏蔽層兩端電位差相同，提升抗干擾能力。高頻保護的高頻電纜應(yīng)并行敷設(shè)約100 mm2的粗導(dǎo)線，放置在電纜架上，并在與耦合電容的分叉處焊接。在實際工作時注意，高頻電纜與粗導(dǎo)線應(yīng)盡量連接緊密，取得最佳屏蔽效果，此外，還應(yīng)在高頻電纜芯的接線回路中竄入一個小容量電容，保護用電纜敷設(shè)路徑應(yīng)盡可能離開高壓母線及高頻暫態(tài)電流入地點，如避雷器和避雷針的接地點。

2.1.2 互感器二次回路一點接地

《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》中就明確規(guī)定：電流互感器的二次回路應(yīng)有一個接地點，電壓互感器二次回路只允許有一處接地，接地點宜設(shè)在控制室內(nèi)，并應(yīng)牢固焊接在接地母線上。《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》的依據(jù)為：一方面保證人身和設(shè)備安全，另一方面由于互感器中具有分布電容，一點接地可以防止一次回路的高電壓串入二次回路。

2.1.3 不同用途、電壓等級、性質(zhì)電纜不可混用，強電和弱

電不共用一根電纜

電纜根據(jù)用途、電壓等級、性質(zhì)的不同，不應(yīng)該混用在一個電纜內(nèi)，以防止交直流之間的電磁耦合和竄擾，以及同一電纜中，由于芯線絕緣破壞而帶來的干擾。

應(yīng)盡可能使同一回路的電纜芯安排在一根電纜內(nèi)，盡量避免同一回路的“+”“-”極電纜芯或電流、電壓互感器二次回路中的ABCN四芯不在同一電纜內(nèi)。這是降低感應(yīng)電壓最為有效的措施，并且對任何頻率的干擾電壓都是有效的。

2.1.4 其它抗干擾措施

此外，變電站中還有其它很多抗干擾措施，比如：采取各類措施來降低避雷器、互感器等一次設(shè)備的接地阻抗；建設(shè)低阻抗的接地網(wǎng)，以降低各類干擾帶來的暫態(tài)電位差等。

2.2 繼電保護裝置自身的軟、硬件抗干擾措施

2.2.1 硬件方面的抗干擾措施

①隔離和屏蔽。微機保護裝置的箱殼用鐵質(zhì)材料做成，以實現(xiàn)對電場和磁場的屏蔽；開入量經(jīng)光電隔離引入，開出量經(jīng)過光電隔離輸出。

②合理處理接地。通過采用微機保護裝置金屬外殼接大地，以及保護裝置內(nèi)部小變流器、變壓器原副邊線之間的屏蔽層應(yīng)與大地相連措施減少干擾可能進入裝置弱電系統(tǒng)的途徑。

③采用多CPU結(jié)構(gòu)。保護裝置采用了多CPU結(jié)構(gòu)，每個CPU負(fù)責(zé)一種或幾種保護功能，互相獨立，其中一個CPU插件損壞不會影響其他CPU的正常工作。

④適當(dāng)提高元件的動作電壓、功率。對于二次電纜敷設(shè)較長的二次回路，由于電纜的分布電容不能忽略，常在系統(tǒng)出現(xiàn)較大擾動時誤動，可適當(dāng)提高保護元件的動作電壓、功率的方法來防止保護誤動作。

⑤保護裝置的濾波。在保護裝置接口部位安裝低通濾波器，能增強裝置的抗干擾能力，主要通過濾波器將騷擾衰減至某一要求水平。

2.2.2 軟件上采取的抗干擾措施

當(dāng)硬件出現(xiàn)了問題，可通過軟件來把關(guān)。

①對輸入數(shù)據(jù)進行檢查。微機保護裝置中的RAM中存放著保護所需的運算數(shù)據(jù)， 保護裝置為模擬信號的兩個通道的數(shù)據(jù)采樣一致才認(rèn)為有效，否則取用以后的數(shù)據(jù)。

②開入回路檢查。在微機保護巡檢過程中，將采集到的開入量與上電時的狀態(tài)比較，確認(rèn)常開與常閉狀態(tài)的開入量正確，并儲存這些開入量。

③跳閘指令的跳閘入口合理輸出。微機保護發(fā)出跳閘命令不是由一條指令實現(xiàn)，而是分成多條指令，同時把校核放在兩條跳閘指令之間，以確保安全。微機保護標(biāo)志位確認(rèn)狀態(tài)正確，再發(fā)跳令，微機保護可以通過這種方法來提高出口回路的抗干擾能力。

3 結(jié) 語

從文章的分析可以看出，變電站受干擾的因素眾多，情況眾多，必須采取具有綜合性抗干擾的措施，特別是針對微機保護裝置，要采用具有針對性的措施，以保證變電站整個系統(tǒng)的正常運行。筆者所提出的方法可以提供參考作用，在實踐過程中，還需結(jié)合變電站實際情況采取可行性的措施。

參考文獻：

[1] 楊小梅.220kV變電站抗干擾分析[J].甘肅冶金，2004，（4）.

[2] 萬長春.變電站常用的繼電保護[J].中國氯堿，2005，（10）

[3] 林軍.電力微機繼電保護[M].北京：中國不利水電出版社，2006.

[4] 屠強.變電所自動化實用技術(shù)及應(yīng)用指南[M].北京：中國電力出版社，2005