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变电所二次干扰和抗干扰措施 |
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| 变电所二次干扰和抗干扰措施 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:13:47  |
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蒋晓泉 江苏省兴华市供电公司(225700)
摘要：文章探讨了变电所现场中各种干扰对二次设备系统的影响和破坏，分析了干扰产生的原因和危害，从系统的软硬件设计上提出解决系统抗干扰有效措施，从而达到抑制干扰的目的。对微机保护安全稳定运行起到极其重要的作用。
关键词：变电所 抗干扰 屏蔽
随着科学技术的进步和电力体制改革的不断深化，变电自动化技术得到越来越快的发展，从电磁型保护到晶体管保护，再发展到微机型保护，以及变电综合自动化装置大多数实现了微机自动控制，它们以通信网络技术为基础，把各种继电保护装置及自动装置与RTU和调度端连接起来，使变电站实现高质量、高速度、高灵活性和低成本的生产管理。但由于变电站的特殊环境，如强电磁场等众多因素的影响，使变电站的二次设备受到各种各样的干扰，为提高其运行的安全和工作的可靠性，在变电所设计时应考虑周全，根据不同的干扰源，采取相应的抗干扰措施，总结抗干扰的经验，逐渐达到变电所电磁兼容的要求。
1 干扰的主要来源
所谓干扰，就是指除正常信号外，还有可能对监视和操作装置的正常工作造成不利影响的且不规则变化的信号。
变电所主要的干扰源有以下几种：
(1) 交变磁场干扰
在变电所里的变压器、有大电流通过的电缆(电线)、电抗器和电容等的周围都有极强的交变磁场。在交变磁场里的二次设备，包括导线、网络通讯回路都会受到它感应，这些感应形成干扰电压。这些干扰电压会导致二次设备CPU运行出错，内存数据改变、当地监控的显示器图像变形扭曲和闪烁，网络通信中数据改变或通讯中断，造成设备异常运行，对控制系统的破坏性最强。交变磁场干扰是变电站内最普遍的干扰。
(2) 电容耦合干扰
由于一次设备载流体对二次回路间存在有电容，因此一次设备对二次电缆产生电容干扰。另外，在变电所内导线之间的相互耦合，电源线与系统的耦合。这是电场耦合或磁场耦合。是干扰二次设备工作的原因之一。
(3) 地电位差干扰
在电力系统中，由于对地绝缘不良，都会产生不稳定的泄漏电流，地电流在大地中流动会产生电压差，使站内两端接地缆芯和屏蔽层产生电流形成干扰。如果二次设备接地地点选择不当，漏电流会使各点之间存在电压差，使二次设备常常产生不确定的故障。
(4) 自然干扰
自然干扰是指大自然现象所引起的干扰以及来自宇宙的电磁波辐射干扰，如雷电、大气低层电场的变化，是不可消除的干扰。其中雷电干扰最为严重。雷电不仅会造成二次电源模块的损坏，还会烧毁通讯口和输入模块。
(5) 电源系统引入的干扰
许多二次设备采用直流稳压电源，这种电源如果滤波电容上积累的能量使端电压的某一值不能保证设计要求的电压时，会被装置判断为断电或故障，引起装置闭锁，而误动或拒动。
变电所的二次设备受到的干扰不仅仅是以上几种，干扰源也是各种各样的，但以上这些是最常见的，采取相应的软硬件措施，可以消除或削弱。
2 干扰的危害
微机保护和监控装置既有数字部件，又有模拟部件，而干扰对数字部件和模拟部件所造成的后果是不同的。模拟电路在干拢作用下往往使开关电路误翻转，在没有完善闭锁措施时将会导致动作；数字电路受干扰作用往往造成数据或地址传送错误，从而导致装置运行故障或功能故障。由此可见，干扰轻则造成数据传送错误，重则造成保护拒动或误动，都会影响电力系统供电的可靠性。
3 干扰的防范措施
(1) 软件抗干扰措施
软件抗干扰是指在软件设计中采取针对性措施，防止窜入微机保护和控制装置内部的干扰信号。
二次设备的软件抗干扰就是把采集到二次设备的干扰信号用各种数字进行滤波消除或削弱。数字滤波是通过程序实现的，所以在设备选型时就应该考虑，它无需增加硬件设备，只需修改一下软件。
(2) 硬件抗干扰措施
硬件抗干扰是指提高灵敏器件的抗干扰性能。
①在硬件上将干扰源尽可能屏蔽掉
②装置的接地点应正确、可靠
电气接地系统，用于UPS和隔离变压器屏蔽层接地，以防止电网杂波窜入系统；
变电所室内屏蔽和防静电接地系统，用于所内屏蔽接地、防静电系统接地和设备机箱外壳接地；
变电所防雷接地系统，用于防止雷击等危害；
控制系统专用地系统，为二次设备专用的措施，不允许与其它任何设备相连，以免造成干扰。
上述四套接地系统绝对不允相互混用，在接地位置上要保证有一定安全距离。
(3) 对电源系统采取的抗干扰措施
为了保证二次设备的可靠运行，对设备的电源系统可采取以下抗干扰方法：
要保证供电电压波形稳定，可使用UPS来稳定工作电源，并尽可使用变电所的直流电源；
应采用隔离变压器，隔离共模干扰，防止电网噪声干扰窜入控制系统，或强雷电压对装置的损坏；
使输出回路尽可能短，以降低感应噪声，使用的电缆芯不能过小，减小压降，或提高其工作电源。
(4) 二次回路的抗干扰措施
正确安装电缆的屏蔽层，采用带屏蔽层的控制电缆。
弱信号导线不得与强电导线共用一根电缆，尽可能将它们分开排放；
交直流回路禁止共用同一根电缆，防止造成相互干扰。
规范控制电缆的敷设，变电所设计时应考虑好电缆沟的走向，避免与电力电缆距离过近。
为二次设备和二次电缆敷设专用接地铜排构造等电位面。
电流互感器、电压互感器的二次回路应保证一点接地。
电压互感器二次回路和三次回路应相互独立。
可在信号输入端加装无源滤波器，削弱窜入的干扰信号。
变电所的所有开关量的输入和输出触点(跳闸出口和监视信号)和数字量输出(如串口)都应采用光电隔离。
3 其他抗干扰措施
(1) 输入采样值纠错
(2) 软件运行过程的核对，比较多次核对的结果，相同才判断为正确
(3) 程序出轨自恢复、增加看门狗WATCH DOG技术
(4) 采用密码保护方式
(5) 采用系统容错设计技术，如动态冗余法，混合冗余法
(6) 提高装置故障自动检测功能，及时发现、处理异常情况。
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