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如何解決繼電保(bǎo)護裝置抗(kàng)幹擾問題

返回打(dǎ)印來源：儀天(tiān)成電(diàn)力時間：2017/12/08 閱讀：次

       在繼電保護裝(zhuāng)置中(zhōng)廣泛應用微電子器件，但其承受幹擾的水平極低、且大多為電(diàn)磁敏感(gǎn)設備，因而(ér)很容易受到幹擾的影響和危害，可能會導緻保護裝置誤動(dòng)或拒動等各種異常現象的出現，從而嚴重影響了(le)電網的(de)安全、穩定運(yùn)行。高(gāo)壓變(biàn)電(diàn)所一(yī)次回路(lù)強電磁幹擾和(hé)二次回路本身的電磁幹擾，通過感應、耦合和輻射等途徑，引(yǐn)入到半導體型(xíng)電子元器件上。當幹擾水平超(chāo)過了裝置邏輯元件和邏(luó)輯回路允許的幹擾水平時(shí)，将引起裝(zhuāng)置(zhì)邏輯回路的不正常(cháng)工作，甚至直接(jiē)造成這些元器件的損壞。
1 電磁幹擾(rǎo)的來源和途徑
       電力系統(tǒng)的電(diàn)磁幹擾源有外部幹擾(rǎo)和内部幹擾兩個方面：外部幹(gàn)擾是指(zhǐ)那些與系統結構無關，而是由(yóu)使用條件和外部環境因素所(suǒ)決定的幹擾，主要有其它物體和設備輻(fú)射的電磁波産生的強電場或(huò)強磁場，如雷擊、隔離開關(guān)操(cāo)作(zuò)、中壓開關櫃操作、直流電源的(de)中斷(duàn)與恢複、步話(huà)機輻射及來自電(diàn)源的工頻幹擾等等。内部幹擾(rǎo)是指(zhǐ)由系統結(jié)構、元件布局和生産工藝等所決定的幹擾，主要有雜散(sàn)電感和電容(róng)的結合，引起的不同信号感應，長線（對高頻信(xìn)号而言(yán)）傳輸造成(chéng)電磁(cí)波的反射，多點(diǎn)接地造成的電位差幹擾，寄生振蕩和尖峰信号引(yǐn)起的幹擾等等。但是，不論是外部幹(gàn)擾還(hái)是内(nèi)部幹擾，都具有相同的物(wù)理特性，故而其消除和(hé)抑制的(de)措施基本是相同的。
       在(zài)高壓變電所内(nèi)，有多種渠道将電磁幹擾源和受幹擾的二次回路和二次設備聯接起來，這些耦合渠道包括：輻射、感應和耦合。而(ér)被幹擾設備接收的電磁幹擾水平，往往源于幾(jǐ)種耦合方式産生的(de)綜合效應。
       輻射：高頻感應加熱設備、高頻焊接等工業設備以及電視發射台、雷達等大功率電子設備都可以通過(guò)電磁波輻射，幹擾附(fù)近的精密儀器及儀表；架空輸電線輻射出電磁場也會通過供電線路侵入電子設備，造成幹(gàn)擾信号。
       感應：同一(yī)電纜内的感應，當同一電纜中(zhōng)某一(yī)芯線通過很強的(de)幹擾電流(liú)時，将在其(qí)他芯線感應出很高的幹擾電壓(yā)，并(bìng)在終端聯(lián)接設備上以共模幹擾(rǎo)與差模幹擾的形式出現。此外，不同(tóng)能量等級的強電與弱電回路共用同一電纜時，當強(qiáng)電回路的電能突變，也會對弱電(diàn)回路感應出不(bú)能接受的幹擾，因而，應(yīng)當盡量避免這種做法。
       耦合：在開關場，電磁幹擾主要(yào)經電感耦合、電容(róng)耦合及傳導(dǎo)耦合等(děng)途徑引入二次設備。
      電感耦合：電(diàn)感耦合有兩個渠道。
    （1）當隔離開關操作産生的高頻電流(liú)或雷電電流通過高壓母線時，在高(gāo)壓母線周圍産(chǎn)生了(le)磁場,其中的一部分磁通 H2将二(èr)次電纜包圍，因此在二次回路(lù)中感應出對地的共模幹擾電壓傳到繼(jì)電保護裝置等二(èr)次設備的端子上(shàng)。如果二次回路來(lái)回的兩根芯線在同(tóng)一根電(diàn)纜中時，由于相(xiàng)互間間隙(xì)極小，中間通過的磁通很小，因而感應産生的差模幹擾電壓不大。但如果二次回(huí)路的走線不合(hé)理，例如(rú)同(tóng)一個回路中的一根(gēn)導線利用了一(yī)根電纜中的一芯，而其回程導線卻(què)利用了另(lìng)一根電(diàn)纜(lǎn)的一芯時（例如(rú)為了(le)節省纜芯或别的什麼(me)原因），由(yóu)于這兩根芯線間的(de)距離很大，在它(tā)們(men)之間将(jiāng)包圍很大的磁通，從而會(huì)在同一回路的兩根(gēn)導線間産(chǎn)生(shēng)很大的差模幹擾電壓，這種設計或施(shī)工中的失誤，必須避免。
     （2）通過高(gāo)壓母線的高頻電流，容易通過接在母線(xiàn)上的集中電容注入地網，電容式電(diàn)壓互(hù)感器（CTV）、高頻通道(dào)的高壓耦合電容器(qì)就是這樣的高頻電流(liú)入地通道。2 電磁幹擾對繼電保護裝置的影(yǐng)響
       近年來，微機型繼電保護裝置在電力系統中得到了廣泛的運用。和(hé)常規保護相比，微機保(bǎo)護具有先進(jìn)的原理及(jí)結構，安裝調試簡單，運行(háng)維護方便，保護動作迅速、靈敏可靠，能自動記錄故(gù)障(zhàng)信息等顯著的優點。但是在現場運行過程中，如果運(yùn)行環(huán)境差，抗幹擾措施落實(shí)不當，則(zé)很容易受到外界環(huán)境的幹擾(rǎo)，造成保護(hù)不正常，甚至發生(shēng)保(bǎo)護誤(wù)動作，嚴重威脅到(dào)電網的安全運行。
       微機保護裝置(zhì)是以微(wēi)機為核心的自動控制系統(tǒng)。其硬件組成主要包括數(shù)據采集單元、數據(jù)處理單元、開關量輸入輸出系統、通信接口及電(diàn)源。在幹擾信号産生後，幹(gàn)擾對模拟電路(lù)和對數字部件所造成的後果是不同的。模拟電路在幹擾作(zuò)用下往往(wǎng)使開關電(diàn)路誤翻轉．在沒有完善閉(bì)鎖措施時，将會導(dǎo)緻誤操作；數字電路受幹擾作(zuò)用往(wǎng)往造成數(shù)據或地(dì)址傳(chuán)送錯(cuò)誤，從而導緻微(wēi)機運行故障或功能障礙。也能引起(qǐ)保護的不正确動作。幹擾(rǎo)對微機保護裝置的影響主要表現在(zài)以下幾個方面。
       2.1 計算或邏輯錯誤
       微(wēi)機保護裝(zhuāng)置的輸入輸出數據、微(wēi)處(chù)理器計算的中間結果、控制标志(zhì)字都存放在随機存(cún)貯器RAM中(zhōng)。在強(qiáng)電(diàn)磁幹(gàn)擾信号作用下(xià)，有可(kě)能使存放在RAM中的數據(jù)發生變(biàn)化。這樣，在(zài)進行讀或(huò)寫數據時，數據(jù)總線和地址總線可能在幹擾的作(zuò)用下，發生讀寫錯(cuò)誤數據，或将數據傳送到錯誤的(de)地(dì)址上，造成計算錯誤或(huò)邏輯(jí)紊亂，引(yǐn)起(qǐ)裝置誤動(dòng)或拒動。
       2.2 程序運行出(chū)軌
所謂程序隻是微(wēi)處理器可(kě)識别的機器碼，在幹(gàn)擾信号的作用下，将可能出現(xiàn)微處理器(qì)無法識别的機器碼，緻使微處(chù)理器無法工作。此外，如果幹擾信号改變(biàn)了控制程序流向的(de)标志字時，也将改變運(yùn)行程序的執行順(shùn)序，使微機的運行程(chéng)序出軌，出現死機等問題。
       2.3 元件(jiàn)損壞
       在微機保護裝置中的(de)一(yī)些半導體芯片，在(zài)強電磁幹擾作用(yòng)下，可(kě)能受到損壞，使(shǐ)裝置無法工作。
3 電磁幹擾(rǎo)的抑制措施
       3.1 構造繼電保護裝置等電位面
       基于微機的繼電保護裝置(zhì)的重要特(tè)點：一是具有自檢能力；二是具有通信功能。如果微機繼電保護裝置集中在主控制室(shì)，為了實現可靠通信，必須将聯網的中央計算機和各套微機保護，以及(jí)其他基于微機的控制裝置，都置于同一等電位平台上。這個等電位面應該(gāi)與控制室(shì)地網，隻有一點的聯系，這樣的等電位面的電位可以随地網的電位變化而浮動(dòng)，同時也避(bì)免控制室地網的地電位差竄入等電位面，從而保(bǎo)持(chí)聯網微機設備的地網之間無電位差(chà)，保證聯網通信的可(kě)靠運(yùn)行。
       各微機設(shè)備都應有專(zhuān)用的、具有一定截(jié)面(miàn)的接地線直接接(jiē)到地等電位面(miàn)上，設備上的各組件内外部的接地及零電位，都應由(yóu)專用聯線聯到專用接地線上，專用接地線接(jiē)到保護盤的專用接地(dì)端(duān)子，接地端子以(yǐ)适當截面的銅線接到專用接地網上，這樣就形成(chéng)了一個等電位面的地網。
       構造等電位面有兩種可能做法，一是将微機保護盤底部已有的(de)接地銅排通過焊接(jiē)聯通，同時(shí)在盡頭用專用100 mm2銅線聯通(tōng)，形成一個銅網格，這個網格與由電纜溝引來的粗銅導線聯通。借(jiè)該粗(cū)銅導線對控制(zhì)室的接地點，形成要(yào)求的對地(dì)網的唯(wéi)一一點接地。
       另外一種(zhǒng)做法，是在保護盤底(dǐ)部的(de)下面構造一個專用的(de)銅網格，各保(bǎo)護盤的專(zhuān)用接(jiē)線端子，經一定截面銅線(xiàn)聯到此一銅網格來實現。
       3.2 高頻同軸電纜(lǎn)屏蔽層兩端分别接地
       高頻同軸電纜屏(píng)蔽層在開關場和控制室兩端分别接地，可以顯著地降低收(shōu)發信機入口的幹擾(rǎo)電壓，保護收發(fā)信機的安全運行。若(ruò)高頻同軸電纜隻在一端接地，在隔離開關操(cāo)作空母線等情況下(xià)，必然在另一端産生(shēng)暫态高電壓，從而可能會在收發信機端(duān)子上産生(shēng)高(gāo)電壓，中斷收發信(xìn)機的正常(cháng)工作。
       3.3 控制電纜屏蔽層在兩端同時接地
       當控制電纜為母線(xiàn)暫态電流産生的磁(cí)通所包圍時，在(zài)電纜(lǎn)的屏蔽層中将感應出屏蔽電流，由屏蔽電流産生(shēng)的磁通，将(jiāng)抵消母線暫态電流産生(shēng)的磁通對電纜(lǎn)芯線的影(yǐng)響。假定屏蔽作用理想，兩者共(gòng)同作用的結(jié)果，将使被屏蔽層(céng)完全包圍的電纜芯線中的磁通(tōng)為零，屏蔽層形成了一個理想的法拉第籠。這也和帶有二次短路線圈的(de)理想變壓(yā)器一樣，鐵芯中的磁通将(jiāng)為零。
       當雷(léi)電經避(bì)雷器注入地網，使變電所地網中的沖(chòng)擊(jī)電流增大時(shí)，将産生暫态的電位波動，同時(shí)地網的視在(zài)接地電阻也将暫時升高，與(yǔ)正常交流電阻相比，地電阻(zǔ)常(cháng)常增大10倍以上。
       當低壓控制電纜在上述(shù)地電位升高的附近敷設時，電纜電位将随地電(diàn)位的波動而受幹擾。因(yīn)此，接地浪(làng)湧電流引起的地電位升高，将可能對低壓控制回路的絕緣配合帶來嚴重影(yǐng)響。
       繼電保護裝置抗幹擾(rǎo)措施是(shì)一項十分重要(yào)的工作，深入開展保護(hù)裝(zhuāng)置抗幹擾措施的研究，對電網(wǎng)安全穩定運行有着(zhe)重要的現實意義。針對保護裝置實(shí)際運行存在的電磁幹擾(rǎo)問題，提出了相應的(de)抑制措施(shī)，實踐證明能有(yǒu)效提高(gāo)變電所繼電保護裝置等二次設備的(de)可靠性。

       主題詞：繼電保護裝(zhuāng)置抗幹擾

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