微機電力保護系統的干擾影響及對策

劉小保

【摘要】 本文是對微機電力保護系統的干擾進行了分析，通過對干擾源和干擾形式的分析，提出了保護微機的硬件和軟件措施，具有一定的借鑒價值。

【關鍵詞】 微機保護 干擾 干擾源 硬件 軟件 措施

一、微機保護的干擾和干擾源

1.1電力系統中產生的干擾源

干擾信號的產生就是因為有干擾源。干擾源主要包括微機保護裝置內部自身的內干擾源和微機保護裝置外部的外干擾源。外干擾是因為微機保護裝置工作的外部環境而產生的干擾；內干擾是因為裝置內部元件工作時所產生的干擾。下面我們來介紹一些在電力系統中的主要干擾源：

（1）由于系統操作所引起的噪聲干擾。高壓線路、母線或其他高壓設備再投入或斷開時，在過電壓和高頻振蕩時通過電磁感應和靜電感應干擾微機裝置。

（2）因耦合所引起的噪聲干擾。電磁耦合。當投入電容式電壓互感器時，電磁感應在二次電壓信號的回路中所產生的噪聲。靜電耦合。當電廠和變電站的控制電纜處在強電場的環境下時，電容耦合和靜電感應耦合所產生的噪聲干擾。

（3）因直流系統的操作所引起的噪聲干擾。當突然切斷帶電感的器件時，在電感線圈兩端所產生的感應電壓而引起的噪聲。

（4）大規模集成電路在工作時所產生的噪聲。在微機保護裝置內有很多大規模集成電路芯片，當某芯片在工作時電流會突然變大，信號的工作頻率就會很高，通過電路耦合就會產生很大的尖峰噪聲。

1.2干擾形式

根據干擾侵入裝置形式分共模干擾形式和差模干擾形式兩種。共模干擾是因為干擾源引起回路對地電位發生變化而產生的干擾。消除共模干擾的方法主要有：采用隔離變壓器、雙層屏蔽技術、浮空隔離技術、系統一點接地和光電耦合等方法。差模干擾是因為噪聲源在兩條信號線之間所產生的干擾。它一般是由線間分布電容耦合或由長線傳輸的互感耦合所產生的。

1.3干擾的傳播途徑

干擾的傳播途徑是干擾信號通過耦合通道傳送到受干擾設備。干擾的耦合方式分四種：一是靜電耦合，指在干擾源和受擾對象之間的電位發生變化時引起的靜電感應。也就是說假如在一個導體上的電壓發生了變化，通過分布電容使另一導體上的電壓也發生變化，這樣就會造成另一導體的信號受到干擾，于是裝置的正常工作就會受到影響。二是互感耦合，就是當載流導體在交變電流時，周圍所產生的交變磁場就會在臨近的閉合電路里產生感應電動勢，于是在鄰近電路中就形成了干擾信號。三是公共阻抗耦合，當幾個電路的電流流經同一個公共阻抗時，該阻抗上的壓降就會影響到另一個電路，從而產生壓降對其他電路的干擾。四是輻射耦合，高頻電流流過導體時在周圍就會產生電力線和磁力線，在電磁輻射范圍的導體就會產生電動勢，這種干擾很容易通過電源線傳播到系統中，所以在微機保護裝置的內外引線要盡量短。

二、微機保護的硬件抗干擾措施

對外部的干擾信號所采取的措施是防止干擾進入裝置，為了提高裝置的可靠性，微機保護的硬件抗干擾措施主要是隔離措施、屏蔽措施和接地措施。

1、隔離措施。隔離就是對引入的干擾通道進行切斷，就是把電路上的干擾源和受干擾的部分與電氣完全隔開。所采取的隔離措施有：（1）光電隔離，主要是采用光電耦合器件，在隔離后輸入和輸出電路與電隔離，這兩種電路可以采用不同的工作電壓來進行工作。在微機保護裝置中通常采用的隔離電路有：開關量輸入電路的光電隔離、開關量輸出電路的光電隔離、驅動打印機電路的光電隔離和VFC式數據采集系統的光電隔離。（2）變壓器隔離，就是隔離變壓器來進行隔離。（3）繼電器隔離，因為繼電器的線圈和出點之間不過電，所以說繼電器線圈和出點之間根本就是隔離的，微機保護裝置根據這一原因進行繼電器隔離措施，為了保證驅動器跳閘開關的可靠性，通常在微機保護裝置的硬件上加有告警繼電器或總閉鎖繼電器的觸點來進行控制。

2、屏蔽措施。首先保護小間屏蔽，為了減小開關廠的強電場對微機保護裝置造成的影響，我們可以把微機保護裝置安裝到保護小間內，并對這個保護小間進行全密封式和網孔式封閉，使這個保護小間構成一個屏蔽體，一般情況為了加強屏蔽效果，對保護小間進行雙層屏蔽措施。然后對保護柜進行屏蔽，因為保護柜安裝在開關場，保護裝置就安裝在密封的保護柜內，這時為了保證保護裝置能夠正常運行，就要對保護柜進行屏蔽措施。對連成一體的保護機箱進行機箱屏蔽措施，還要在模擬變換器的一、二次側設有屏蔽層，最后對印制板內的布線進行屏蔽措施。

3、接地措施。在微機保護裝置中有好多地線，那么怎樣在微機保護裝置中對這些地線進行處理呢？通常有下列幾種地線，第一種是指微機系統工作電源的地線即數字地。第二種是指在微機保護裝置中數據采集系統中模擬信號的公共端，一般建議數字地和模擬地用盡可能短的連線來進行連接。第三種在微機保護裝置中對小變換器所設有的屏蔽層，就是連接公共點的屏蔽地。第四種在微機保護裝置中，因為不同的電路會分布著不同的直流電壓，這些電源均采用不共地的方式，這時在數據采集系統中，電源地應要和模擬地連在一起。第五種是機殼地。在微機保護裝置中，裝置機箱上的接地端子和屏蔽地應連接，再通過這個端子和保護屏上的接地端進行連接，最后與變電站的接地網進行相連。

微機保護裝置中各插件板應遵循接地這一原則，有助于增強抗噪聲的能力。另外對裝置內部的零電位應全部懸浮，不和機殼連接或盡量的對零電位和機殼之間的絕緣強度進行加強，這樣就能夠減少電容，抑制共模干擾。

三、微機保護的軟件抗干擾措施

微機保護裝置的軟件抗干擾方法是常規繼電保護所不能夠做到的，所以微機保護裝置的可靠性較常規保護高。微機保護軟件抗干擾的常用措施有：

1、設置上電標志。對微機保護裝置上電時，復位電路在RESET引腳上產生規定的復位信號，然后裝置進入復位狀態軟件從量地址取指令，程序開始運行。

2、指令冗余技術。為了保證單字節指令和三字節指令不被拆散，在其后插入兩條空操作指令，如果因干擾造成程序出格時，那么指令的第一個數據就變為操作數，因為空操作指令的存在，程序就能夠正常運行。

3、軟件陷阱技術。為了防止程序“飛掉”進入非程序區執行該指令，改變傳送的指令而造成死機的情況，就要設置軟件陷阱技術，軟件陷阱就是引導指令強行使“飛掉”的程序進入復位地址，使程序能夠從開始執行。

4、軟件“看門狗”技術。當干擾導致程序“出格”時系統能夠恢復正常運行，就要在單片機的內部設有監視定時器，監視定時器時按照一定頻率來進行計數的，當程序“出格”時，監視定時器就會溢出，產生中斷，在中斷中可以使軟件進行復位指令，從而使程序恢復正常運行。

四、結語

本文通過對微機保護裝置的干擾進行探討，對干擾源、干擾形式和干擾途徑進行了分析，提出了微機保護裝置中的硬件和軟件措施，希望大家提出寶貴建議。

參 考 文 獻

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