關于智能變電站監控系統的幾點研究

摘要：監控系統是智能變電站中的重要組成部分，關系到變電站的安全可靠運行。然而監控系統往往因電磁干擾影響了系統的穩定性，給變電站運行帶來潛在安全隱患。文章主要針對以雷擊為代表的外部干擾，研究了智能變電站監控系統抗干擾措施。

關鍵詞：智能變電站；監控系統；雷擊

中圖分類號：TM762 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937(2011)24-0112-01

電磁干擾是智能化變電站監控系統的是主要干擾源，可以分為內部干擾和外部干擾兩個方面。而不論是內部還是外部干擾，這些干擾基本都具有一致的物理特性，可以采用相同的原因的消除和抑制的措施。

1 電磁干擾的種類

電磁干擾(EMI)的種類有輻射與傳導干擾兩類。其中輻射干擾是利用電磁波加以傳播的，而傳導干擾是利用干擾源以及被干擾的設備兩者之間的共用阻抗實施傳播。它們之間可以互相轉化，傳導干擾能夠利用導線產生輻射干擾，而輻射干擾通過導線能夠轉化成傳導干擾。傳導干擾容易危害自動化設備：按照產生的方式電磁干擾信號有共模與差模干擾兩種模式。共模干擾也可以稱為對地干擾，這是一種由于網絡對地電位出現波動而產生的干擾。差模干擾是以串聯的形式產生于信號源的回路中的一種干擾信號，這種干擾一般是由于長線路輸送的互感耦合造成的。

2 監控系統防干擾技術措施

2.1 自動化設備和二次回路選擇隔離與屏蔽措施

變電站的自動保護、測控裝置所采集獲取的模擬量，大部分是來源于一次系統的電流與電壓與互感器，都是在強電回路之中，無法直接輸向自動化裝置，務必通過隔離變壓器。并且在一二次之間一定要有屏蔽與隔離層，同時屏蔽層一定要安全接地，以發揮電場屏蔽的效果，預防高頻信號利用分布電容入侵自動化設備的部件。

變電站監控系統(計算機)開關量的輸入設備，包括斷路器以及隔離開關的一些輔助觸點等。而該系統開關量的輸出工作，即對斷路器以及隔離開關采取一定的控制措施。斷路器以及隔離開關也全部都在強電回路之中，一旦和自動化控制裝置直接聯接起來，肯定會造成強的電磁干擾。所以要利用光耦合或者繼電器進行隔離，能夠獲得良好的效果。

開關量在輸入強電回路之前以及信號轉換的部分應當選擇濾波，而開關量在輸入信號到中央處理器以前，務必采取物理隔離措施，可以選擇光電隔離的措施，并且采取兩級光電隔離措施的效果不錯，也就是在輸入板的出口位置以及中央處理器板的入口位置分別采取一級光電隔離的采取。開關量輸出回路也應該在前端采取隔離措施，可通過光耦合或繼電器進行隔離，而且兩級隔離的效果比較好，即在CPU板的出口處和開關量輸出板的入口處各設一級隔離。

在對二次回路進行布線的時候，應當采取隔離措施，盡量降低互感耦合，以免因為互感耦合的入侵而產生干擾。控制電纜應當選擇屏蔽電纜，電纜的屏蔽層一定要可靠接地，盡量與高壓母線分開，并且盡量縮短平行布設的距離。避雷針以及避雷器的接地點、電壓互感器(電容式)等均為暫態電(高頻)流人的地點，并且應當和控制電纜分開，以免產生感應耦合。強信號和弱信號不能共用同一電纜，電力電纜盡量和信號電纜分開，盡可能加大和電力電纜之間的長度，并且應當盡可能縮短平行布設的距離。

2.2 分級采取浪涌保護器的措施

第一級應當在380 V的母線或者高頻開關的輸入端采取安裝浪涌保護器的措施，并且對于三相浪涌保護器的要求是其瀉放雷電的能力必須滿足：額定電壓控制300～430V之間；額定的通流容量應當不大于40kA；最高的通流容量應當不大于80kA；其響應的時間應當不大于5ns；而工作頻率應當控制在45-60Hz之間。第二級則是在單相電源的輸出端采取安裝浪涌保護器(單項)的措施，所安裝的單項浪涌保護器的要求是其瀉放雷電的能力必須滿足：額定電壓控制在180～270V之間；額定的通流容量應當不大于20kA；最高的通流容量應當不大于40kA；其響應的時間應當不大于5ns；而工作頻率應當控制在45～60Hz之間。

為了確保直流設備以及和它們相連的其余設備避免被入侵波造成的危害，必須在合閘母線、直流屏控制以及直流輸出的端口分別采取安裝浪涌器(直流電源)的措施。其瀉放雷電的能力必須滿足：其額定電壓控制在180～260V之間；其額定的通流容量應不大于40kA：最高的通流容量應不大于80kA；響應的時間應不大于5ns。

2.3 分散采取浪涌保護器的措施

當前的綜自變電站所使用的網絡通訊主要包括有：現場總線(LANWORKS)、RS-485網絡、RS-232網絡以及以太網等方式。現場總線(LANWORKS)、RS-485網絡這兩種方式通常在首端和尾分別安裝浪涌保護器并且確保其接地良好；而RS-232網絡、以太網則是在通訊端口上各自安裝一個浪涌保護器并且確保其接地良好；在遠動裝置的出口位置和通訊網絡傳輸設備的入口(比如光設備、載波、音頻電纜等)間安裝分別浪涌保護器并且確保其接地良好；在電能表RS-485網絡端口及其采集裝置的入口之間安裝一個浪涌保護器并且確保其接地良好；同時還要在電能采集裝置的遠傳網絡通訊的端口位置安裝一個浪涌保護器并且確保其接地良好。

2.4 接地保護

對變電站的一次系統采取接地措施是為了防雷以及確保系統中性點接地，但是它對于二次回路的EMC(電磁兼容)產生了很大的影響。要是接地正確，能夠降低監測站內的電壓幅值(高頻瞬變)，尤其是能夠降低站中各個點的電位差(瞬變)，降低了電位(瞬變)的升高。對于二次設備的EMC(電磁兼容)非常有利。比如：避雷器、避雷針的接地點應當選擇多于兩根的接地線以及接地網絡(加密型)；設備接地的位置應當加設一根接地網絡互連線；設備的接地線應當接在地網導體的交叉位置。

同時，站內二次系統的中性點接地，應當做到以下幾點：第一，如果接地線是多個電路共用的時候，盡可能降低其阻抗；第二，系統是由數個電子元器件構成的，各個電子元器件的接地應當連接起來共用一點連接到接地網；第三，工作接地網系統中各點的電位盡可能保持相同。并且接地電阻盡量不大于1Ω，條件成熟的話應當建立一套計算機自動監控系統的專用工作接地網。