微機(jī)型繼電保護(hù)裝置抑制干擾措施分析

鐘泰松

（興義供電局，貴州 興義 562400）

微機(jī)型繼電保護(hù)裝置抑制干擾措施分析

鐘泰松

（興義供電局，貴州 興義 562400）

由于微機(jī)型繼電保護(hù)裝置具有安裝、試驗(yàn)和運(yùn)行維護(hù)方便,動(dòng)作迅速可靠,自動(dòng)記錄故障信息等優(yōu)點(diǎn),在電力系統(tǒng)中已得到廣泛的應(yīng)用。但如果現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境差,抗干擾措施落實(shí)不當(dāng),微機(jī)繼電保護(hù)裝置就會(huì)不斷受到各種干擾,造成保護(hù)異常,甚至發(fā)生保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的情況,嚴(yán)重危及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文針對(duì)干擾的來(lái)源類型,提出抗干擾抑制措施。

微機(jī)繼電保護(hù)裝置；可靠性；抗干擾

220k VW2線路發(fā)生B相接地短路，W1線路F側(cè)微機(jī)高頻閉鎖保護(hù)誤動(dòng)作跳閘。經(jīng)觀察T變電站側(cè)錄波圖，故障開(kāi)始有4ms干擾信號(hào)，經(jīng)10ms后有10ms寬的高頻信號(hào)，直到200ms后T變電站側(cè)收發(fā)信機(jī)才發(fā)信。

經(jīng)調(diào)查，W1線路T變電站側(cè)高頻電纜沒(méi)有接地，在W2線路發(fā)生故障時(shí)，產(chǎn)生干擾信號(hào)，使W1線路T變電站側(cè)收發(fā)信機(jī)的“其他保護(hù)和位置停信”開(kāi)關(guān)量動(dòng)作，收發(fā)信機(jī)不能立即發(fā)信，造成對(duì)側(cè)高頻保護(hù)誤動(dòng)作跳閘。(此判斷經(jīng)模擬干擾得到證實(shí))。另外，使用的結(jié)合濾波器二次側(cè)，與高頻電纜的連接處沒(méi)有串入電容。當(dāng)線路出口處發(fā)生接地短路時(shí)，地電位升高，在高頻電纜兩端產(chǎn)生地電位差。工頻電流(超過(guò)500mA時(shí))竄入結(jié)合濾波器二次線圈，引起磁芯飽和，致使高頻信號(hào)被中斷，區(qū)外故障正方向側(cè)將引起高頻保護(hù)誤動(dòng)作。

可見(jiàn)，當(dāng)微機(jī)型繼電保護(hù)裝置取代電磁型保護(hù)裝置的同時(shí)，來(lái)自多方面的干擾將不可避免地通過(guò)微機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量和模擬量的輸入通道或其它途徑進(jìn)入微機(jī)內(nèi)部，一旦這些干擾對(duì)該系統(tǒng)產(chǎn)生作用，輕則造成數(shù)據(jù)傳送錯(cuò)誤，重則造成保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)，造成電力系統(tǒng)供電事故，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此，處理好抗干擾問(wèn)題是系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 正確接地是重要的抗干擾措施

由于變電站的接地網(wǎng)并非實(shí)際的等電位面，因而在不同點(diǎn)之間會(huì)出現(xiàn)電位差，當(dāng)較大的接地電流注入接地網(wǎng)時(shí)，各點(diǎn)之間可能有較大的電位差，如果同一個(gè)連接的回路在變電站的不同點(diǎn)同時(shí)接地，地網(wǎng)地電位差將竄入該連通地回路，造成不應(yīng)有地分流。在有些情況下，還可能將其在一次系統(tǒng)并不存在的地電壓引入繼電保護(hù)裝置的檢測(cè)回路中，或者因分流引起保護(hù)裝置在故障過(guò)程中拒動(dòng)或者誤動(dòng)。

(1)鋪設(shè)高壓場(chǎng)地二次接地網(wǎng)。沿二次電纜溝道敷設(shè)專用銅排，貫穿高壓場(chǎng)地的端子箱、機(jī)構(gòu)箱及保護(hù)用結(jié)合濾波器等處的所有二次電纜溝，形成室外二次接地網(wǎng)。該接地網(wǎng)在進(jìn)入室內(nèi)時(shí)，通過(guò)截面不小于100mm2的銅纜與室內(nèi)二次接地網(wǎng)可靠連接；同時(shí)在室外場(chǎng)地二次電纜溝內(nèi)，該接地網(wǎng)各末梢處分別用截面不小于50mm2的銅纜與主接地網(wǎng)可靠連接接地。

(2)鋪設(shè)主控室、保護(hù)室內(nèi)二次接地網(wǎng)。在電纜層按柜屏布置的方向敷設(shè)首末端連接的專用銅排，形成主控、保護(hù)室內(nèi)的二次接地網(wǎng)。保護(hù)室內(nèi)的二次接地網(wǎng)經(jīng)截面不小于100mm2的銅纜在控制室電纜夾層處一點(diǎn)與變電站主地網(wǎng)引下線可靠連接。保護(hù)屏柜下部應(yīng)設(shè)有截面不小于100mm2接地銅排，屏上設(shè)有接地端子，并用截面不小于4mm2的多股銅線連接到該接地銅排上，接地銅排應(yīng)用截面不小于50mm2的銅纜與保護(hù)室內(nèi)的二次接地網(wǎng)相連。保護(hù)屏間應(yīng)用專用接地銅排直接連通，各行專用接地銅排首末端同時(shí)連接，然后在該接地網(wǎng)的一點(diǎn)經(jīng)銅排與控制室接地網(wǎng)連通。

(3)保護(hù)裝置必須可靠接地。

①所有隔離變壓器(電壓、電流、直流逆變電源、導(dǎo)引線保護(hù)等)的一二次線圈間必須有良好的屏蔽層，屏蔽層應(yīng)在保護(hù)屏可靠接地。

②半導(dǎo)體型、集成電路型、微機(jī)型保護(hù)裝置只能以空接點(diǎn)或光耦輸出。

③外部引入至集成電路型或微機(jī)型保護(hù)裝置的空接點(diǎn)，進(jìn)入保護(hù)后應(yīng)經(jīng)光電隔離。

在光電耦合器里，信息傳送介質(zhì)為光，但輸入和輸出都是電信號(hào)，由于信息的傳送和轉(zhuǎn)換的過(guò)程都是在不透光的密閉環(huán)境下進(jìn)行的，它既不會(huì)受電磁信號(hào)的干擾，也不會(huì)受外界光的影響。去掉它們之間公共地線的電氣聯(lián)系，加上光電耦合器輸入和輸出之間分布電容極少，一般為0.5Pf～1Pf，而絕緣電阻又非常大，通常1011Ω～1013Ω之間，所以隔離效果比較好。

2 微機(jī)繼電保護(hù)裝置的屏蔽

2.1 屏蔽的定義及分類

屏蔽是利用屏蔽體來(lái)阻擋或衰減電磁能量傳輸?shù)囊环N技術(shù)。其目的有兩個(gè)，一是防止外來(lái)的輻射干擾進(jìn)入某一區(qū)域，二是抑制某一區(qū)域內(nèi)部輻射的電磁能量泄漏出該區(qū)域。屏蔽的作用是通過(guò)一個(gè)將上述區(qū)域封閉起來(lái)的殼體即屏蔽體來(lái)實(shí)現(xiàn)的。屏蔽體有板式、網(wǎng)狀式和金屬編織帶式等，其材料可以是導(dǎo)電、導(dǎo)磁、介質(zhì)體，也可以是非金屬吸收填料。按屏蔽原理分類，屏蔽可分為靜電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽。

2.2 微機(jī)繼電保護(hù)裝置的屏蔽

當(dāng)裝置安裝于主控制室內(nèi)時(shí)，由于距離開(kāi)關(guān)場(chǎng)比較遠(yuǎn)，加上房間設(shè)計(jì)通常都采用“法拉第籠”的結(jié)構(gòu)，從電磁騷擾比較嚴(yán)重的開(kāi)關(guān)場(chǎng)地發(fā)出的騷擾，無(wú)論是表現(xiàn)為靜電的形式，還是電磁波的形式，在經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的距離到達(dá)主控樓的繼電器室后，首先要經(jīng)過(guò)一個(gè)“法拉第”式的屏蔽體，經(jīng)過(guò)衰減后到達(dá)繼電器屏，繼電器屏的外殼也是一個(gè)屏蔽體，再次衰減后到達(dá)微機(jī)繼電保護(hù)裝置的機(jī)箱。由于微機(jī)繼電保護(hù)裝置機(jī)箱也是一個(gè)屏蔽體，它對(duì)電磁騷擾將起再次屏蔽的作用，可以斷定，如果主控制室的屏蔽體和繼電器屏的外殼這兩層屏蔽良好，到達(dá)微機(jī)繼電保護(hù)裝置的電磁騷擾將變得很小，再經(jīng)過(guò)微機(jī)繼電保護(hù)裝置機(jī)箱的屏蔽作用，直接耦合到微機(jī)繼電保護(hù)裝置內(nèi)部設(shè)備上的騷擾將可以忽略。當(dāng)微機(jī)繼電保護(hù)裝置下放到開(kāi)關(guān)場(chǎng)，如不采取有力的措施，微機(jī)繼電保護(hù)裝置將直接承受來(lái)自開(kāi)關(guān)場(chǎng)的騷擾，環(huán)境將變得很惡劣，因此，某變電站內(nèi)，考慮了在保護(hù)裝置外部建屏蔽小室的方案，要求能將外部的騷擾按每10倍頻程40dB衰減，理想的情況要求到達(dá)60dB。這樣，直接進(jìn)入到裝置內(nèi)部的騷擾將變得很小，且為了避免地電流在接地網(wǎng)上流動(dòng)帶來(lái)裝置兩點(diǎn)間的電位升高，要求裝置采用一點(diǎn)接地。與裝置在主控制室內(nèi)的情形類似，經(jīng)過(guò)屏蔽的作用，電磁騷擾在裝置的內(nèi)部將主要表現(xiàn)傳導(dǎo)騷擾。然后應(yīng)再通過(guò)其它的措施對(duì)傳導(dǎo)騷擾進(jìn)行抑制。

3 微機(jī)繼電保護(hù)裝置的濾波

3.1 濾波的概念

如果說(shuō)屏蔽主要是為了防護(hù)輻射干擾，那么，濾波則主要是為了防護(hù)傳導(dǎo)干擾。濾波器能允許有用信號(hào)的頻率分量通過(guò)，同時(shí)又阻止其它干擾頻率分量通過(guò)，因此，對(duì)于抑制干擾而言，它具有其它技術(shù)難以起到的作用。對(duì)微機(jī)繼電保護(hù)裝置而言，由于干擾較強(qiáng)的快速瞬變騷擾進(jìn)入到裝置后主要表現(xiàn)為傳導(dǎo)騷擾，所以應(yīng)首先考慮使用性能優(yōu)良的濾波器來(lái)消除。

3.2 微機(jī)繼電保護(hù)裝置的濾波

傳導(dǎo)騷擾是不可能完全消除的。設(shè)置濾波器的目的在于盡量將騷擾衰減到某一個(gè)要求的技術(shù)水平，如對(duì)于外部騷擾而言，不得導(dǎo)致裝置工作故障。在主要表現(xiàn)特征為電場(chǎng)的各類電磁騷擾中，快速瞬變騷擾是比較嚴(yán)重的一類，其頻率成分最高可考慮到400MHz，在有條件的場(chǎng)合應(yīng)盡可能地采用低通濾波器，實(shí)際的使用當(dāng)中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，低通濾波器的截止頻率可以放寬到10MHz。目前被廣泛使用的EMI吸收磁環(huán)，就是針對(duì)幾MHz 以上的頻率成分發(fā)揮作用的。

結(jié)束語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，微機(jī)型保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的普遍應(yīng)用，外界干擾的來(lái)源種類多樣，傳播的方式也復(fù)雜多變。現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，外界的干擾是不可避免的，只能在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行中加以充分的重視，采取措施相對(duì)降低其干擾的程度。最好的辦法是阻隔干擾傳播，使保護(hù)裝置能有一個(gè)低干擾水平的運(yùn)行環(huán)境。處理好抗干擾問(wèn)題將是系統(tǒng)安全運(yùn)行的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義。

[1]楊凱全.變電站繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置抗干擾措施.吉林省電機(jī)工程學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2008-05-01.

[2]李玉芳.一次設(shè)備對(duì)繼電保護(hù)幾方面影響的舉例分析.中國(guó)電力，2002-06-20.

[3]原云周.繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析及在電網(wǎng)中的應(yīng)用.天津大學(xué)，2008-05-01.

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