變電站微機繼電保護抗干擾研究

向 岳

（廣東電網汕尾供電局，廣東 汕尾 516600）

1 引言

電力系統的安全可靠運行十分重要，然而電力系統中電氣元件發生故障和不正常運行是無法避免的，繼電保護可以預防事故發生，自動、快速、有選擇的將故障元件從電力系統中切除保證電力系統可靠地供電。隨著科學技術的發展及大規模集成電路的應用，微機型繼電保護裝置以其優越的性能正在取代以往的電磁保護裝置和其它老型號的保護裝置。與此同時，來自各方面的干擾將通過微機控制系統的模擬量和開關量的輸入通道或其它途徑進入微機內部，一旦這些干擾對該系統產生作用，輕則造成數據傳送錯誤，重則造成保護誤動、拒動，造成電力系統供電事故，嚴重威脅電網的安全運行。

2 微機繼電保護裝置的干擾源

2.1 微機繼電保護裝置的內部干擾

微機繼電保護裝置的內部干擾，是由系統結構、元件布局和生產工藝等所決定的，主要有以下幾點：①雜散電感或電容耦合引起的信號感應；②長線傳輸造成的電磁波反射；③多點接地造成的電位差干擾；④寄生振蕩和尖峰信號引起的干擾。

2.2 工作環境中的干擾源及傳播途徑

在變電站中，電磁干擾的起因和傳播途徑主要如下：

（1）自然干擾。自然現象所引起的干擾以及來自宇宙的電磁波輻射干擾，如雷電、大氣低層電場的變化等不可消除的干擾。其中雷電干擾最為嚴重。當雷電擊中在變電站的戶外線路或桿塔或控制樓時，一般會有大電流注入接地網，二次線路的屏蔽層在不同的地方接地時，就會因地網電阻的存在而產生流過屏蔽層的瞬態電流，從而在二次線路的芯線上感應出干擾電壓。

（2）電網故障干擾。故障時，和雷擊的情形相類似，將會有很大的電流注入接地網，從而引起二次線路中的干擾電壓。

（3）高壓隔離開關和斷路器的操作。當斷路器、隔離開關開斷時，由于系統參數發生變化，將在開斷點產生電弧。由于電弧的衰減有一定的周期，使產生的電流電壓脈沖對二次回路形成長時間的干擾，從而造成嚴重的危害。

（4）電容耦合干擾。由于一次設備載流體對二次回路間存在電容，因此一次設備對二次電纜產生電容干擾。另外，在變電站內存在導線之間的相互耦合以及電源線與系統的耦合，這種電場耦合或磁場耦合也是干擾二次設備工作的原因之一。

（5）局部放電（電暈、沿面放電）。這種干擾產生頻率較高的電磁輻射，可能會在電子設備的線路中造成干擾。

（6）絕緣電路中因絕緣擊穿、避雷器和火花間隙放電引起的暫態現象，這些現象導致的暫態現象與開關操作產生的暫態現象類似，隨后的短路電流還會在電氣裝置的接地網上引起工頻電壓升高。

（7）其他還包括靜電放電、二次回路的開關操作、無線電輻射機產生的高頻輻射、電壓波動、電壓暫降、短時中斷、電源頻率變化及諧波等。

3 防干擾措施

3.1 屏蔽措施

在微機保護的裝置內部，通常的屏蔽指的就是電磁感應屏蔽和靜電屏蔽。通常微機保護裝置內部的CT、PT的原邊和副邊線圈之間、開關電源的原邊和副邊線圈之間均需要采取屏蔽措施。

從目前的快速瞬變抗干擾試驗結果來看，CT、PT屏蔽層是否良好接地對試驗的結果影響很大。除了某些CT、PT兩側線路布置不當的情形外，通常是在模擬量輸入通道上施加快速瞬變干擾，屏蔽層接地的話，裝置可通過IEC61000－4－4要求的某個試驗等級，若裝置的屏蔽層不接地或接地不好的話，試驗結果變得不太理想。這至少說明，給CT、PT的原邊和副邊線圈之間加裝屏蔽層是很有必要的，特別是對那些數據采集系統采用逐次逼近A/D的保護裝置，由于A/D對快速瞬變干擾很敏感，應采取CT、PT的原邊和副邊線圈之間加裝屏蔽層和屏蔽層良好接地兩項措施。

3.2 接地措施

接地是抑制噪聲的重要手段，良好的接地可以在很大的程度上抑制裝置內部的噪聲禍合，防止外部電磁干擾的侵入，從而提高系統的抗干擾能力。

安全接地指的是當用電設備的絕緣物質層受到系統各種過電壓的作用，溫度升高引起的絕緣老化以及外部的機械作用引起的損傷都有可能使得設備的絕緣水平大幅下降，最終導致設備的金屬外殼、操作手柄等導電部分出現較高的對地電壓。EMC接地也即屏蔽接地，屏蔽接地可以有效地抑制靜電感應和電磁感應干擾?？刂葡到y中的基準電位是回路工作的參考電位，基準電位的連線稱為工作地，通常是控制回路直流電源的零線。工作地和大地的連接一般有3種方式，分別為浮地方式、直接接地方式和電容接地方式。

3.3 濾波措施

微機保護裝置的端口部位如能設置低通濾波器，則效果會很明顯，這對增強硬件的抗干擾能力是一個極為有利的舉措。應該設置濾波器的端口主要是電源端口。

傳導干擾是不可能完全消除的。設置濾波器的目的在于盡量將干擾衰減到某一個要求的技術水平，如對于外部干擾而言，不得導致裝置工作故障。如前文所述，在主要表現特征為電場的各類電磁干擾中，快速瞬變干擾是比較嚴重的一類，其頻率成分最高可考慮至400 MHz，在有條件的場合應盡可能地采用低通濾波器，從GB/T17626.1提供的快速瞬變干擾的幅頻特性圖來看，低通濾波器的截止頻率應在2 MHz以下，實際的使用當中，根據經驗截止頻率可以放寬到10 MHz。

4 結束語

干擾是造成微機繼電保護裝置不正確動作的主要原因之一。采取有效措施解決抗干擾問題越來越迫切。隨著電力系統的迅速發展，微機型保護裝置在電力系統中普遍應用，干擾的來源種類多樣，傳播的方式也復雜多變。在現實環境中，干擾是不可避免的，只能在設計、施工和運行中加以充分的重視，采取措施相對降低其干擾的程度。處理好抗干擾問題將是系統安全運行的一個關鍵環節，對電網安全穩定運行有著重要的意義。