变电站微机继电保护抗干扰研究

变电站微机继电保护抗干扰研究

刘少云

（国网乌鲁木齐供电公司新疆乌鲁木齐830000）

摘要：由于微机型继电保护装置具有安装、试验和运行维护方便，动作迅速可靠，自动记录故障信息等优点，在电力系统中已得到广泛的应用。变电站是复杂电磁环境的代表，其强电磁对微机保护装置的可靠性威胁很大，微机继电保护装置不断受到各种干扰，造成保护异常，甚至发生保护误动或拒动的情况，严重危及系统安全稳定运行。文章针对干扰的来源类型，提出抗干扰抑制措施。

关键字：变电站；微机继电保护；抗干扰

引言

电力系统的安全可靠运行十分重要，然而电力系统中电气元件发生故障和不正常运行是无法避免的，继电保护可以预防事故发生，自动、快速、有选择的将故障元件从电力系统中切除保证电力系统可靠地供电。随着科学技术的发展及大规模集成电路的应用，微机型继电保护装置以其优越的性能正在取代以往的电磁保护装置和其它老型号的保护装置。与此同时，来自各方面的干扰将通过微机控制系统的模拟量和开关量的输入通道或其它途径进入微机内部，一旦这些干扰对该系统产生作用，轻则造成数据传送错误，重则造成保护误动、拒动，造成电力系统供电事故，严重威胁电网的安全运行。

1微机继电保护装置的干扰源

微机继电保护装置的内部干扰

形成电磁干扰必须同时具备三个因素:电磁骚扰源;对此种类型的干扰能量敏感的接受器(敏感设备);将能量从干扰源藕合到敏感设备的媒质，即耦合通道。

微机继电保护装置的内部干扰，是由系统结构、元件布局和生产工艺等所决定的，主要有以下几点：①杂散电感或电容耦合引起的信号感应；②长线传输造成的电磁波反射；③多点接地造成的电位差干扰；④寄生振荡和尖峰信号引起的干扰。

工作环境中的干扰源及传播途径

在变电站中，电磁干扰的起因和传播途径主要如下：

（1）自然干扰。自然现象所引起的干扰以及来自宇宙的电磁波辐射干扰，如雷电、大气低层电场的变化等不可消除的干扰。其中雷电干扰最为严重。当雷电击中在变电站的户外线路或杆塔或控制楼时，一般会有大电流注入接地网，二次线路的屏蔽层在不同的地方接地时，就会因地网电阻的存在而产生流过屏蔽层的瞬态电流，从而在二次线路的芯线上感应出干扰电压。

（2）电网故障干扰。故障时，和雷击的情形相类似，将会有很大的电流注入接地网，从而引起二次线路中的干扰电压。

（3）高压隔离开关和断路器的操作。当断路器、隔离开关开断时，由于系统参数发生变化，将在开断点产生电弧。由于电弧的衰减有一定的周期，使产生的电流电压脉冲对二次回路形成长时间的干扰，从而造成严重的危害。

（4）电容耦合干扰。由于一次设备载流体对二次回路间存在电容，因此一次设备对二次电缆产生电容干扰。另外，在变电站内存在导线之间的相互耦合以及电源线与系统的耦合，这种电场耦合或磁场耦合也是干扰二次设备工作的原因之一。

（5）局部放电（电晕、沿面放电）。这种干扰产生频率较高的电磁辐射，可能会在电子设备的线路中造成干扰。

（6）绝缘电路中因绝缘击穿、避雷器和火花间隙放电引起的暂态现象，这些现象导致的暂态现象与开关操作产生的暂态现象类似，随后的短路电流还会在电气装置的接地网上引起工频电压升高。

（7）其他还包括静电放电、二次回路的开关操作、无线电辐射机产生的高频辐射、电压波动、电压暂降、短时中断、电源频率变化及谐波等。

2防干扰措施

2.1屏蔽措施

在微机保护的装置内部，通常的屏蔽指的就是电磁感应屏蔽和静电屏蔽。通常微机保护装置内部的CT、PT的原边和副边线圈之间、开关电源的原边和副边线圈之间均需要采取屏蔽措施。从目前的快速瞬变抗干扰试验结果来看，CT、PT屏蔽层是否良好接地对试验的结果影响很大。除了某些CT、PT两侧线路布置不当的情形外，通常是在模拟量输入通道上施加快速瞬变干扰，屏蔽层接地的话，装置可通过IEC61000－4－4要求的某个试验等级，若装置的屏蔽层不接地或接地不好的话，试验结果变得不太理想。这至少说明，给CT、PT的原边和副边线圈之间加装屏蔽层是很有必要的，特别是对那些数据采集系统采用逐次逼近A/D的保护装置，由于A/D对快速瞬变干扰很敏感，应采取CT、PT的原边和副边线圈之间加装屏蔽层和屏蔽层良好接地两项措施。

2.2接地措施

接地是抑制噪声的重要手段，良好的接地可以在很大的程度上抑制装置内部的噪声祸合，防止外部电磁干扰的侵入，从而提高系统的抗干扰能力。安全接地指的是当用电设备的绝缘物质层受到系统各种过电压的作用，温度升高引起的绝缘老化以及外部的机械作用引起的损伤都有可能使得设备的绝缘水平大幅下降，最终导致设备的金属外壳、操作手柄等导电部分出现较高的对地电压。EMC接地也即屏蔽接地，屏蔽接地可以有效地抑制静电感应和电磁感应干扰。控制系统中的基准电位是回路工作的参考电位，基准电位的连线称为工作地，通常是控制回路直流电源的零线。工作地和大地的连接一般有3种方式，分别为浮地方式、直接接地方式和电容接地方式。

2.3滤波措施

微机保护装置的端口部位如能设置低通滤波器，则效果会很明显，这对增强硬件的抗干扰能力是一个极为有利的举措。应该设置滤波器的端口主要是电源端口。传导干扰是不可能完全消除的。设置滤波器的目的在于尽量将干扰衰减到某一个要求的技术水平，如对于外部干扰而言，不得导致装置工作故障。如前文所述，在主要表现特征为电场的各类电磁干扰中，快速瞬变干扰是比较严重的一类，其频率成分最高可考虑至400MHz，在有条件的场合应尽可能地采用低通滤波器，从GB/T17626.1提供的快速瞬变干扰的幅频特性图来看，低通滤波器的截止频率应在2MHz以下，实际的使用当中，根据经验截止频率可以放宽到10MHz。

3结束语

干扰是造成微机继电保护装置不正确动作的主要原因之一。采取有效措施解决抗干扰问题越来越迫切。随着电力系统的迅速发展，微机型保护装置在电力系统中普遍应用，干扰的来源种类多样，传播的方式也复杂多变。在现实环境中，干扰是不可避免的，只能在设计、施工和运行中加以充分的重视，采取措施相对降低其干扰的程度。处理好抗干扰问题将是系统安全运行的一个关键环节，对电网安全稳定运行有着重要的意义。

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