【摘要】交流回路受到電磁輻射和傳導的騷擾，表現(xiàn)為共模騷擾和差模騷擾兩種形式，大多數(shù)危機控制器可能會暫時降低或者喪失功能，甚至造成元器件功率過大而被燒毀，本文將在了解瞬變騷擾對交流端口影響的基礎上，提出微機繼電保護交流回路抑制瞬變騷擾的措施。

【關鍵詞】微機繼電保護；交流回路；瞬變騷擾

1.瞬變騷擾對交流回路的影響

將瞬變脈沖群騷擾加快速度施加在測控和低壓保護裝置之上，并通過示波器監(jiān)測弱電系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的波形，可看出瞬變騷擾對交流回路產生的影響，如下：

（1）對弱電電源系統(tǒng)的影響

通過將不同級數(shù)的瞬變騷擾施加在交流電壓的端口之上，并借助監(jiān)視模板觀察系統(tǒng)波形，分析瞬變騷擾對弱電系統(tǒng)的影響，監(jiān)視發(fā)現(xiàn)微機繼電保護裝置受到正極性瞬變騷擾和反極性瞬變騷擾的影響程度不同，其中5V、+/-12V、24V電源表現(xiàn)出極性，而5V、12V、24V在反極性的瞬變騷擾之下，表現(xiàn)出明顯的“瞬態(tài)跌落”。

（2）對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的影響

交流電壓在瞬變騷擾的影響下，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的變流器輸出、模擬濾波器輸出、變壓器輸出等，均有不同的干擾反映，將30V電壓輸入到A相電壓回路后，并分別施加三級和四級的瞬變干擾，發(fā)現(xiàn)三級瞬變干擾下，直流電源和交流電壓端口的A/D器具和CLK信號波形一開始表現(xiàn)出大幅度的上下波動，隨后逐漸趨于平穩(wěn)狀態(tài)；在四級瞬變干擾下，并且沒有加入任何交流量的時候，直流電源和交流電壓端口的A相電壓一開始表現(xiàn)出極大幅度的上下波動，隨后依然處于不穩(wěn)定波動狀態(tài)，但幅度相對降低很多；在三級瞬變干擾，并且加入30V電壓之后，直流電源和交流電壓端口的A相電壓大幅度波動，但是密度相對較低，并且隨后降低波動幅度后，密度依然保持相對穩(wěn)定。

由上可見，交流回路在瞬變干擾的影響下，需要采取措施保護弱電電源和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中微機繼電保護應用得當，能夠有效抑制瞬變騷擾，減少事故隱患。

2.交流回路瞬變騷擾的抑制措施

出于對瞬變騷擾影響因素的考慮，我們需要了解瞬變騷擾傳輸?shù)耐緩?，并減少輔助變壓器等的耦合電容，以及增加共模騷擾回路的阻抗等，具體的抑制措施如下：

（1）瞬變騷擾傳輸途徑分析

高頻瞬變通過交流回路后，形成的干擾途徑可用如下高頻模型表示，如圖1所示：

圖1 高頻瞬變經交流回路的干擾途徑

從圖1中，我們看出共模瞬變的脈沖群，從電壓端口流入，然后經過變壓器原方雜散電容、變壓器副方雜散電容、輔助變流器之后，然后藕合后形成模擬回路，再通過雜散電容滲入大地中。以上的模型，說明了高頻瞬變經交流回路的干擾途徑不能夠使用逐次逼近式的A/D，否則數(shù)字和模擬的系統(tǒng)地會出現(xiàn)連接問題，尤其是經過數(shù)字系統(tǒng)的干擾，會直接降低數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)轉換的精度和系統(tǒng)運作的正確性。

（2）減少藕合電容

變壓器原來方繞組和副方繞組之間的藕合電容，使得變流器和變壓器的裝置內部，在短時間內受到瞬變脈沖的干擾，譬如目前被廣泛使用的帶屏蔽層變壓器的干擾模型，如圖2所示：

圖2 帶屏蔽層變壓器干擾模型

圖2中，C1和C2表示分布電容，該電容存在于變壓器原、副方繞組與屏蔽層之間；Z2表示裝置對地阻抗；e1和e2表示共模干擾電壓；Zc1和Zc2表示對應阻抗；Ze表示屏蔽層接地阻抗。結合模型，變壓器原方和副方共模干擾電壓e2可用下式表示：

上式中，我們可以將高階無窮小分量省略，將公式簡化成：

并且我們能夠從公式當中，判斷出變壓器的副方干擾電壓，與對應阻抗、裝置對地阻抗、屏蔽層接地阻抗有關。據(jù)筆者了解，變壓器的能量傳輸不會受到屏蔽層的不良影響，但在一定程度讓會影響原方繞組和副方繞組之間的耦合電容，其中變流器分布電容比較小，對應阻抗比較大，而變壓器的分布電容比較大，對應阻抗比較小，可見瞬變騷擾通過輔助變壓器，微機保護裝置受到的影響會相對比較小。除此之外，減少原方繞組和副方繞組對屏蔽層的耦合電容，還可以將繞組沿輔助變壓器鐵心的兩邊位置繞制，將耦合電容控制在最小狀態(tài)，至于雙層的屏蔽層，可以設置在輔助變壓器的原方繞組和副方繞組之間，并分別將原方繞組的屏蔽層和副方繞組的屏蔽層連接到大地與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的弱電池。

通過之上的分析，確定微機繼電保護裝置選用輔助變流器和輔助變壓器，并且不施加任何大小的電壓和電流，在保護裝置啟動之后，裝置通訊系統(tǒng)就會顯示交流回路狀態(tài)，這樣就能夠大大提高裝置抑制瞬變干擾的程度。與此同時，在保持對應阻抗和裝置對地阻抗恒定的狀態(tài)下，減少屏蔽層的接地阻抗，同樣能夠有效抑制共模干擾。

（3）增加共模騷擾回路阻抗

針對電快速瞬變脈沖群的干擾情況，可以采用EMI吸收磁環(huán)的方式，對干擾進行抑制。關于磁環(huán)的成分，包括鐵氧化物、鈷、鋅和稀土元素等，產生磁導率用表示，屬于復數(shù)。以上公式中，表示處于彈性狀態(tài)的磁導率，可以形成瞬變脈沖群感性的阻抗，而表示處于粘性狀態(tài)的磁導率，可以形成瞬變脈沖群阻性的負載，而且在干擾頻率增強之后，磁導率會隨著增加。利用EMI吸收磁環(huán)的方式抑制電快速瞬變，主要就是利用的特性，在低頻段時候，就會表現(xiàn)出極低的感性阻抗值，而且不會對數(shù)據(jù)線或者信號線的任何信號傳輸造成任何不良影響，而在高頻段，以10MHz作為起始點，避免阻抗無限增大，的感性阻抗能量也會保持很小的狀態(tài)，以致騷擾的能量能夠以熱能的形勢，被磁環(huán)吸收或者擴散。這一點我們可以從鐵氧體磁環(huán)的射頻阻抗走勢看出，從圖上分析，可發(fā)現(xiàn)磁環(huán)的電阻在10MHZ之后，分量會逐漸增大，而快速瞬變脈沖群的干擾主要頻率是40-100MHZ，對這些干擾進行阻抗的最有效方法，是將鐵氧體串接在電流輸入線上，以便將干擾的能力全部轉化成為熱量散發(fā)出去。

（4）應用軟件編程技術

瞬變騷擾的抑制，需要借助軟件編程技術的力量，尤其是針對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的波形監(jiān)控，需要借助轉換器軟件采集瞬變干擾數(shù)據(jù)，譬如轉換時間，可在中斷服務程序啟動之后，控制瞬變干擾的時間間隔，并在程序當中編入電流預警值，這樣在啟動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之后，就能夠準確提供電流、電流等樣值，關于中斷服務程序的流程圖，是利用中斷服務程序讀取出電流和電壓采樣值，然后將采樣值和預警值進行對比分析，如果電流采樣值大于預警值，則表示需要啟動采樣系統(tǒng)和轉換，必要時延時作業(yè)，然后讀取出電流和電壓的采樣值，而如果采樣值小于預警值，則可直接讀取電流和電壓采樣值，最后啟動采樣和轉換，完成后中斷返回。

3.結束語

綜上所述，微機繼電保護將瞬變脈沖群騷擾加快速度施加在測控和低壓保護裝置之上，并通過示波器監(jiān)測弱電系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的波形，可以看出瞬變騷擾對交流回路產生的影響，因此出于對瞬變騷擾影響因素的考慮，我們需要了解瞬變騷擾傳輸?shù)耐緩?，并減少輔助變壓器等的耦合電容，以及增加共模騷擾回路的阻抗等，通過采取措施保護弱電電源和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，消除交流回路受到瞬變的干擾，其中微機繼電保護應用得當，能夠有效抑制瞬變騷擾，減少事故隱患。

參考文獻

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作者簡介：殷勤（1981-），女，電力工程師，主要從事繼電保護、二次保護等工作。