淺析變電站微機保護干擾源及其應對策略

(鄭州煤炭工業(集團)高瑞電力有限公司，河南 新密 452371)

1 變電站典型干擾源分析

1.1 雷擊造成的干擾

變電站中通常都配置了避雷針，防止直接受到雷擊。但當避雷線、輸電線路桿塔塔頂等遭受雷擊時，通常會形成雷電流，且形成電磁場，隨之會在周圍的金屬導體中形成非常強的過電壓。變電站二次系統中的某些線路在雷電天氣條件下都有可能形成這一過電壓，會損壞一次設備的絕緣，或經由諸多藕合路徑傳送到二次設備中，導致其動作發生異常。

1.2 電力系統短路故障引起的干擾

發生單相接地短路時，將會形成短路電流，從接地點流到接地網，致使接地點以及接地網的電位升高。如果二次回路和接地點間距相對較近，在該回路里會形成共模干擾電壓。實踐發現，當發生單相接地故障時，該干擾電壓可能會達到數kV，甚至會達到1.23萬V左右，其頻率最大值為幾百KHz。

1.3 變電站倒閘操作引起的干擾

當操作人員實施各項倒閘操作時，儲能元件(電感或電容等)的狀態改變時，會形成暫態的過電壓，且逐漸衰減振蕩，最終會藕合到其二次回路之中，使該回路中產生很多脈沖(呈振蕩和衰減)。實踐表明，這些干擾脈沖的頻率分布于0.1～80 MHz范圍內，不僅如此，各脈沖的持續時間保持在10 μs～10 ms范圍內。

1.4 電磁輻射的干擾

通過深入研究可知，這方面的干擾基本上由變電站運維工作者自身配備的對講機、手機等電子通信設備。另外，變電站中許多電氣設備的局部放電，如電暈、火花放電等現象，同樣會形成這方面的干擾。

1.5 靜電放電引起的干擾

當變電站發生靜電放電時，會在極短時間內形成一個非常強的電弧，由此會形成一個短暫的放電電流與很強的電磁場，并會影響到二次回路的元器件，使它們被損壞，最終引發二次回路故障。

2 變電站干擾源的藕合方式

2.1 電容藕合

電容耦合也叫靜電藕合。變電站一次設備的強電由靜電藕合至二次回路的干擾電壓，它是通過藕合電容藕合至二次回路的。

2.2 磁場藕合

即指在一、二次回路之間，二次回路的強弱電之間及交直流之間的互感所形成的干擾電壓。

2.3 公共阻抗藕合

變電站的接地網有阻抗，因此，當其故障電流經過接地網時將產生壓降，導致其中各地的地電位有所不同。如果同個回路里面存在若干個接地點，那么由于受到上述電位差的影響，電纜芯線與屏蔽層將會產生電流，并會形成干擾電壓。

2.4 電磁輻射

即指干擾源以高頻電磁波的形式傳輸到二次回路所引起的干擾。按照二次回路接地方式進行分類，主要包括以下兩種類型：共模、差模干擾。

3 變電站微機保護的抗干擾措施

3.1 接地措施

按照具體的實踐結果，變電站接地質量扮演著非常關鍵的角色，其質量優劣決定著其抗干擾性能。良好的接地可以有效抑制微機保護內部的藕合干擾，防止受到外界電磁干擾的負面作用，明顯改善微機保護的性能。現實中通過以下的措施來處理：在裝置中配備屏蔽層(接地處理)，利用接地線把它和裝置的殼體連在一起，同時通過接地線(具有相對較低的阻抗值)把其殼體和主接地網連在一起。需注意的是，該裝置中接地電阻必須滿足相關條件，一般其阻值應當處于10 Ω以下。

在該裝置內部，高頻電路(頻率處于10 MHz以上)要采取多點接地的模式；而低頻電路(頻率處于1 MHz以下)需要選擇一點接地的方式；而對于頻率保持在1～10 MHz范圍內的電路，如果選擇第二種模式，則其接地線應當滿足如下條件：≤1/20波長。為切實確保數模轉換質量，保證其精度相對較高，務必要使其中的數字地和模擬地兩者間采用單點相連的方式，同時還應當確保連接線長度盡量短一些。如果條件允許，上述兩者之間的針腳最好是要直連。此外，為防止共模干擾的影響，裝置中包含的所有零電位一定要進行相應的懸浮處理，禁止把它們和殼體連在一起，并且應當最大限度地提高零電位和殼體間的絕緣性能，且需要減少分布電容。

3.2 濾波措施

濾波器的選頻特性作用重大，可有效避免傳導藕合引起的干擾。比如，在將濾波器安裝在交流輸人通道前端，可以有效抑制中波段的高頻干擾，并且還能夠抑制電源波形的失真干擾。通過這種方式能夠濾除直流信號中的高頻和低頻干擾，更好地防止整個系統受到高、低頻干擾的影響，還能夠更好地抑制觸電抖動與過電壓等原因引起的干擾。不僅如此，合理提高電路的門檻電壓，也能將其中的部分低頻干擾濾除。

3.3 破壞干擾的藕合途徑措施

實踐中主要通過以下幾種方式來進行：

1)光電隔離。若隔斷兩個電路之間的電氣聯系，那么就可以切斷兩者的干擾通道。在傳遞信息資料的過程中，將光耦合技術引入到微機保護裝置內部，可以實現各種電平轉換，而且能有效地屏蔽某些干擾的影響。就算是對許多無須進行電平轉換的信息，同樣盡量通過該技術來傳輸。

2)屏蔽。該裝置的機柜一般是鐵質的，可以有效屏蔽各種干擾，避免機柜受到外界電磁干擾的影響。另一方面，為防止外界干擾經由二次接線端子到達其內部，必須使接線端子與微機保護系統之間不存在直接的電氣聯系。此外，還應當滿足以下條件：確保二次回路的二次電纜的兩端可靠接地。

3.4 軟件抗干擾措施

1)數據采集誤差的處理。主要是采用相應的數字濾波技術，通過合適的軟件，來加工處理微機保護裝置的采樣信號，進行平滑處理，將其中的振蕩與毛刺消除，以此降低干擾所占的比例。

2)控制失靈的處理。為有效防止干擾對動作信號輸入與開關量寫入的干擾，需要設置控制失靈軟件的措施。

3)數據出錯的處理。采用相應的數據冗余方法，在不同位置備份RAM中的信息，在使用過程中，把它和備份數據加以比較，如果兩者一致，則暗示數據是完好的。反之，則暗示著數據已經被破壞，這樣就需要用備份信息來將其取代。

4)程序跑飛的處理。主要是利用指令冗余、軟件狗等措施來避免這種問題。

3.5 其他抗干擾措施

1)交直流回路需采用不同的電纜，以此防止兩回路間的干擾。強弱電不使用同一根電纜微機保護屏內部的各種連線進行綁扎時，應當區分強、弱電回路，防止強電對弱電回路產生一定的干擾。

2)對于變電站內的控制電纜，其敷設過程中盡可能地與高頻暫態電流的入地點保持相對較遠的距離，這樣能夠盡量防止強干擾源的不良影響。要通過發射狀敷設的形式來施工控制電纜，注意不要自成環網或者和高壓輸電線平行。在電纜溝中需要把它安裝在第2、3層電纜架，必須與電力電纜盡量保持相對較遠的距離，這樣可以有效防止當出現不對稱短路故障時電力電纜的干擾。

3)對于繼電器等感性元器件，應采用許多續流措施，以此避免切斷感性電流時形成的干擾電壓。

4)對于有可能引入雷電波的回路上，最好采取加裝避雷器等裝置的措施。

4 結語

現實中針對各種類型的干擾源，具有不同的干擾理、藕合途徑，需要選擇合理的方法來應對。而在變電站工作中，二次回路與微機保護裝置比較復雜。因此，要充分結合現實情況，進一步認真總結各類干擾情況，采取應對措施，以不斷提高抗干擾質量和效率。