基于變電站繼保裝置和自動(dòng)化裝置的抗干擾問(wèn)題研究

陳嘉岐 王昊波

國(guó)網(wǎng)中衛(wèi)供電公司 寧夏 中衛(wèi) 755000

引言

在當(dāng)前階段，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)大規(guī)模使用繼電保護(hù)設(shè)備，不斷從內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對(duì)于繼電設(shè)備的優(yōu)化革新，但是常常會(huì)發(fā)生設(shè)備存在安全隱患或者運(yùn)營(yíng)不正常的問(wèn)題出現(xiàn)，這都是因?yàn)橐恍└蓴_因素影響了正常運(yùn)作所導(dǎo)致的。因此，需要采用有效的措施來(lái)保護(hù)自動(dòng)化設(shè)備，只有有效避免干擾因素的影響，才能夠保證繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)營(yíng)的常規(guī)性。

1 繼電保護(hù)裝置與自動(dòng)化裝置抗干擾策略

1.1 高頻同軸電纜應(yīng)在開關(guān)場(chǎng)與控制室兩端分別接地措施

高頻同軸電纜一般只用于端口的一處接頭，如果要隔絕外部開關(guān)，直接作用于線路，那么線路的另外一邊會(huì)因?yàn)槎虝旱碾娏鹘佑|，產(chǎn)生高壓電。高頻率的電流輸送會(huì)影響電纜使用周期，因此，具體接法主要如下：在開關(guān)場(chǎng)，高頻電纜屏蔽層一般位于設(shè)備內(nèi)部的二次端口之上，然后把絕緣導(dǎo)線相互連接，直接匯入地下，然后在分離內(nèi)部的導(dǎo)線，將導(dǎo)線劃分為兩個(gè)接口，分別接入于地下的保護(hù)排中，實(shí)現(xiàn)接地。在控制室內(nèi)部，如果要進(jìn)行接地，需要將高頻電纜按照銅線的長(zhǎng)度進(jìn)行選用，利用銅線的多股長(zhǎng)度來(lái)匯入地面，實(shí)現(xiàn)接線。值得注意的是，在進(jìn)行接地時(shí)，很多人可能會(huì)認(rèn)為收發(fā)機(jī)機(jī)殼是接地的重要形式之一，而沒(méi)有將高頻電纜放置到接地銅排中，導(dǎo)致接地形式不全面，很可能會(huì)影響后續(xù)功能的實(shí)現(xiàn)。為了進(jìn)一步降低兩個(gè)地方之間的電流電位差，需要在電纜處設(shè)置好截面，將截面控制在100mm2，這樣電網(wǎng)長(zhǎng)度相接，然后電纜層與地網(wǎng)相接觸，直接連通地網(wǎng)處，將高頻電纜引入到端口處。

1.2 聯(lián)網(wǎng)微機(jī)設(shè)備之間無(wú)電位差

如果微機(jī)保護(hù)裝置放置在主控制室內(nèi)部，為了實(shí)現(xiàn)通行的流暢度，實(shí)現(xiàn)雙方的良好溝通，需要將中央計(jì)算機(jī)以及各種微機(jī)保護(hù)裝置都放置在同一個(gè)水平的電位臺(tái)上，這時(shí)等電位面和控制室內(nèi)部的電網(wǎng)還存在一些聯(lián)系，然后電位會(huì)隨著地網(wǎng)的電位發(fā)生變化，出現(xiàn)改變，隨著參數(shù)的改變而浮動(dòng)。與此同時(shí)，改變了原先控制室內(nèi)電位水平不均勻所造成的差異性浮動(dòng)變化，使得電位能夠一直保持在一個(gè)穩(wěn)定的平面內(nèi)，實(shí)現(xiàn)無(wú)電位差。各個(gè)微機(jī)設(shè)備都有專門的接地地線，設(shè)備上的不同零部件都應(yīng)該發(fā)揮不同的作用，那么就可以使用專用的連線進(jìn)行接地，直接接洽到端口當(dāng)中，以適當(dāng)?shù)慕孛鎭?lái)接入到接地網(wǎng)上，形成了一個(gè)專門的等電位面的網(wǎng)，可以幫助繼電保護(hù)設(shè)備屏蔽干擾[1]。

構(gòu)造等電位面主要有以下兩種方法：一種是直接將微機(jī)保護(hù)盤通過(guò)一定截面的銅線來(lái)進(jìn)行接地，利用焊接的形式去實(shí)現(xiàn)，在接線的開頭和結(jié)束的端口處來(lái)進(jìn)行連通，在內(nèi)部形成一個(gè)接線網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以直接連通原有的粗銅導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)接地，進(jìn)一步增加接地的穩(wěn)定性；第二種是借助保護(hù)盤底部為搭建，構(gòu)建一個(gè)專供電流通過(guò)的銅網(wǎng)絡(luò)，以此來(lái)避免對(duì)于一些因素的干擾[2]。

1.3 將結(jié)合濾波器線圈間的接地連線斷開處理

將結(jié)合濾波器和二次線圈內(nèi)部的接地連線直接斷掉（如圖1所示），為了避免一些氣象因素對(duì)于接入地線的干擾，需要控制好接地問(wèn)題，對(duì)于一些干擾因素及時(shí)進(jìn)行屏蔽，主要有以下方案：控制好不同接地點(diǎn)之間的距離，將二次接地點(diǎn)和上一接地點(diǎn)的距離控制在4m的范圍之內(nèi)，這樣既不會(huì)受到線路之間的繞組干擾，也可以及時(shí)分散高頻電流。經(jīng)過(guò)雷擊形成的高頻電流會(huì)受到影響，直接流入地面，最后再經(jīng)由二次設(shè)備將這一電流傳送到地下。如果不能直接隔斷一次及二次線圈接地連線的話，那么如果產(chǎn)生高頻電流，則會(huì)直接影響到繼電保護(hù)設(shè)備。高頻電流在接入地線之間，電壓仍然會(huì)影響到繼電保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行。對(duì)于高頻來(lái)說(shuō)，地網(wǎng)屬于一種抗干擾裝置，可以讓電位較快的縮減，實(shí)現(xiàn)萎縮。因此，為了有效將二次回路地點(diǎn)連通控制室進(jìn)行處理，可以有效縮減設(shè)備低電位差，控制好回路的地點(diǎn)，就可以控制電流的縮減，避免干擾到內(nèi)部的電線流[3]。

圖1 結(jié)合濾波器與二次線圈的關(guān)系

1.4 將電磁場(chǎng)的輻射干擾降低

減小一次設(shè)備的接地電阻對(duì)于防控輻射電磁場(chǎng)干擾的工作并不像控制室那樣難以控制，尤其是一些金屬性的微機(jī)產(chǎn)品，可以直接屏蔽接電，就可以實(shí)現(xiàn)良好的防護(hù)效果，避免被干擾。如果選擇好金屬機(jī)箱，可以有效避免因素的干擾，因此，金屬材料的選擇至關(guān)重要，需要對(duì)其進(jìn)行抗輻射處理，使得在接入地線時(shí)，可以有效接地。值得關(guān)注的是，不應(yīng)該在裝置面板上防止太多通氣孔，一般如果發(fā)揮散熱的作用，主要是圓形狀的小孔，可以對(duì)于一些干擾因素直接屏蔽掉，發(fā)揮最大的功效。需要盡可能減少接地電阻的面積接洽，比如說(shuō)在設(shè)備中需要及時(shí)削弱流經(jīng)設(shè)備電流的電位差， 比如說(shuō)避雷針、互感器等等，形成接地網(wǎng)，利用電阻直接屏蔽干擾因素，降低電位差，避免影響設(shè)備的正常運(yùn)行，促進(jìn)繼電保護(hù)設(shè)備的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 自動(dòng)化設(shè)備抗干擾策略

2.1 采用屏蔽層策略

很多時(shí)間研究證明，如果要落實(shí)抗電磁干擾舉措，就需要將自動(dòng)化設(shè)備直接在電纜內(nèi)部安裝好帶屏蔽信號(hào)的方案，電纜屏蔽層應(yīng)用效果和很多因素都有直接聯(lián)系。主要就是內(nèi)部涵蓋了一些可以屏蔽干擾的電阻信號(hào)等。屏蔽層在利用高導(dǎo)磁材料以后，內(nèi)部會(huì)聚集一些外磁力線，其中內(nèi)部的導(dǎo)線和屏蔽層本身并不相連接。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，信號(hào)電纜內(nèi)部所包含的屏蔽層本身不具備較強(qiáng)電壓，如果可以將二次電路控制在一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行范圍內(nèi)，就可以保證之前的運(yùn)行保準(zhǔn)，電壓會(huì)高出一個(gè)水平。

2.2 屏蔽層的接地方式策略

在電纜具備了屏蔽層以后,如果要進(jìn)行二次變電設(shè)計(jì)，就需要考慮到接地勻速。通過(guò)利用兩點(diǎn)接地方式（如圖2），可以有效緩解接地電壓?jiǎn)栴}，有效減少對(duì)接地電阻的感應(yīng)電流，一旦接地質(zhì)量發(fā)生差異，內(nèi)部運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障，就會(huì)讓故障電流直接流經(jīng)地網(wǎng)，出現(xiàn)單向短路，導(dǎo)致各個(gè)站點(diǎn)內(nèi)的電位出現(xiàn)較大差距，使得接地的兩端線路形成電流。在采用兩點(diǎn)接地的方式中，如果電流經(jīng)過(guò)，可以有效改變內(nèi)部電壓的走向，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)對(duì)電流傳遞造成過(guò)度影響。因此，如果信號(hào)源直接接地，可以連接到另外一側(cè)，避免信號(hào)不能快速傳遞的現(xiàn)象發(fā)生。進(jìn)行變電站二次設(shè)計(jì)期間,應(yīng)該嚴(yán)格的考慮到屏蔽層的接地方式這一因素。

圖2 兩點(diǎn)接地方式

2.3 自動(dòng)化設(shè)備及系統(tǒng)策略

在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不斷發(fā)展的情況下,自動(dòng)化系統(tǒng)的作用在整個(gè)電力系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中越來(lái)越明顯，站內(nèi)自動(dòng)化工作電源在工作時(shí)是否具有安全性是抗干擾系統(tǒng)是否穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵所在，對(duì)于電網(wǎng)正常運(yùn)營(yíng)具有重要意義。站內(nèi)自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)工作電源中可以接入U(xiǎn)PS電源系統(tǒng)，逐漸可以縮減內(nèi)部成本，降低實(shí)際價(jià)格，給UPS提供更為全面、充分的運(yùn)營(yíng)環(huán)境。對(duì)于信號(hào)采集裝置來(lái)說(shuō)，需要有專業(yè)的信號(hào)電源，才能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，這一設(shè)備的作用就是實(shí)現(xiàn)無(wú)差別的電流轉(zhuǎn)換。電源裝置可以幫助延長(zhǎng)這一裝置的使用功能，具備較為豐富的電池容量。針對(duì)一些大型變電站來(lái)說(shuō)，因?yàn)樾盘?hào)電纜長(zhǎng)度較長(zhǎng)，所以如果實(shí)施弱電，微機(jī)會(huì)嚴(yán)重縮減電壓，影響正常的信號(hào)采集，此時(shí)，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化信號(hào)電源。

2.4 采用雙觸點(diǎn)采集和光電隔離裝置策略

站內(nèi)自動(dòng)化設(shè)備會(huì)形成的一些干擾不僅僅包括電磁干擾，還可能形成干擾的一個(gè)重要因素就是接點(diǎn)抖動(dòng)。為了有效規(guī)范這一問(wèn)題，將設(shè)備按照正常情況來(lái)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)，需要從設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造下手，不斷革新軟件功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)于信號(hào)的調(diào)整和優(yōu)化，對(duì)于設(shè)備進(jìn)行針對(duì)性的完善。此外，在使用光電隔離裝置時(shí)，如果自動(dòng)化設(shè)備比較具有可信度，運(yùn)行比較穩(wěn)定的情況下，可以不斷優(yōu)化抗干擾功能，就這一方面著重提升，直接將光電隔離信號(hào)輸入到設(shè)備的運(yùn)行回路過(guò)程中。在當(dāng)前階段，已經(jīng)有了很多數(shù)據(jù)采集裝置具備了這一功能，但是因?yàn)檫@些設(shè)備的內(nèi)部零部件不具備耐磨性，所以使用時(shí)需要進(jìn)行篩選。

2.5 改進(jìn)變電站監(jiān)控方案

大部分地區(qū)在促進(jìn)變電站自動(dòng)化時(shí)一般都會(huì)先構(gòu)建一套切實(shí)可行的具體方案，主要的操作核心就是RTU，內(nèi)部情況比較局限，如果想要大范圍運(yùn)營(yíng)，就必須使用二次電纜進(jìn)行操作，可能不會(huì)出現(xiàn)一些干擾問(wèn)題。在技術(shù)高度發(fā)展的今天，人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)于電力系統(tǒng)的分布式理念優(yōu)化，希望可以從內(nèi)部革新系統(tǒng)觀念，這種方案一般可以將設(shè)備按照間隔依據(jù)來(lái)控制好電流量距離。這種方案在不斷落實(shí)的基礎(chǔ)之下，能夠讓二次強(qiáng)電回路更加有效便捷，直接實(shí)現(xiàn)工程的簡(jiǎn)化。對(duì)于抗干擾的具體措施來(lái)說(shuō)，這種方法是比較有效的，且具備一定穩(wěn)定性。

2.6 采用光電隔離裝置措施

在優(yōu)化自動(dòng)化設(shè)備時(shí)，不僅僅需要強(qiáng)化其穩(wěn)定性，還應(yīng)當(dāng)優(yōu)化其抗干擾能力，主要是通過(guò)在信號(hào)器內(nèi)部中輸入一些光電隔離裝置，將其直接分割開來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)在數(shù)據(jù)裝置中已經(jīng)得到了充分的應(yīng)用，但是因?yàn)樵O(shè)備在運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)中消耗程度比較大，所以常常會(huì)發(fā)生破損，需要特別關(guān)注。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要分析了變電站內(nèi)部的變化保護(hù)以及自動(dòng)化設(shè)備的主要應(yīng)用原理，具體分析了如何對(duì)于一些繼電設(shè)備實(shí)現(xiàn)抗干擾，并且提出了一些切實(shí)可行的解決措施，能夠幫助優(yōu)化保護(hù)裝置，使得變電站可以安全運(yùn)營(yíng)與此同時(shí)，在進(jìn)行日常維護(hù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)關(guān)注引起干擾的主要因素，促進(jìn)電力設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。