电力系统中常见干扰及变电站抗干扰措施

　　变电站内的各类干扰，由于其频率高、幅度大等特点极大地影响微机保护装置的正确动作，因此有必要针对各类干扰提出保证电力继电保护装置正常工作的抗干扰措施，本文基于保证微机型继电保护装置和自动装置安全可靠运行目的，结合实际工作经验及查阅相关资料，提出变电站抗干扰措施和继电保护抗干扰措施，可为相关工作者提供参考和借鉴。

　　1、电力系统中常见的几种干扰

　　1.1高频干扰

　　变电站的一次设备包括断路器、隔离刀闸等，在工作时都会产生高频干扰，从而对变电站二次回路带来影响。在变电站内进行一些常规操作，如断路器合闸送电、带电操作隔离刀闸等，都会产生较大的高频干扰。如图1所示为带电操作隔离刀闸向不带电的母线充电的情况。

　　如图1所示，电源侧电压为US，纯电容侧电压为UL，此时，可以将母线等效纯电容性负荷，在隔离开关逐渐合闸的过程中，触点间的电场强度会增大，并发生拉弧情况。在实际的现场操作中，一般隔离刀闸闭合的速度较慢，所以，当电源侧的工频电压达到最大时，会出现第一次拉弧。此后电路中的电流会经过接通的触点来对电容充电。电容电压充满后充电回路自动断开，当系统充电到通过零电位时，US与UL之间电压逐渐变大，最后倒换极性并大于击穿电压，导致了开关的第二次击穿，并重复对电容的充电过程，如此循环往复，在闪络和拉弧的过程中，会产生高频干扰，随着合闸的过程不断进行，高频干扰会逐渐降低。

　　带电操作隔离刀闸带来的高频干扰主要体现在拉弧的初始阶段，约为200～300次/s，这种拉弧将带来较陡的沿着母线传播的电流与电压波，最终通过母线上连接的电容设备进入地网，并通过行波的反射产生频率为50kHz～5MHz的高频振荡，并与二次回路发生耦合，形成强烈的电磁干扰。

　　1.2电磁干扰

　　电磁干扰主要是由各类电力电子元件所产生的，如手机、移动电话等，通过电磁感应在设备周围形成高频信号，通过各种半导体回路成为一个信号源，再经过整流后，可能造成装置的逻辑处理回路出现问题，比如逻辑电位偏移、逻辑混乱等。例如，在距离保护二次回路装置如收发信机、故障录波装置等较近的地方使用移动通信设备，可能会造成收发信机误发信，故障录波装置误启动等。可见，电磁干扰对继电保护装置的影响是不可小觑的。

　　1.3工频干扰

　　工频干扰多发生在站内的接地故障中，由于系统电压降低和故障电流增大，从变电站的接地网中流过的电流较大，由于接地网具有接地电阻，所以当变电站发生接地故障时，地网中的电位会比大地电位高，带来工频干扰。

　　1.4直流电源干扰

　　直流电源干扰也是电力系统中比较常见的一种干扰，主要体现在以下两点：首先是直流回路故障、直流电源短时中断等情况，此时，由于系统中存在各种电容设备，直流恢复的时间经过各类放电回路，会有一个电压逐步恢复的过程，这个时间的长短与回路中的电容大小有密切关系，这个直流电源的恢复过程可能会导致各类继电保护设备的逻辑回路受到干扰，或误发信号、误动作等。其次是外部干扰因素带来的直流回路串扰，导致直流回路电源中出现交流成分，从而给保护装置带来影响，由于继电保护装置的控制和信号回路多由电缆引入变电站，所以，直流电源的串扰也可能带来继电保护装置的误动作。

　　1.5静电放电干扰

　　在秋冬等气候干燥的季节，会出现较大的静电放电干扰，此时，变电站工作人员等可能接触继电保护装置的各个环节，可能因为摩擦起电、静电干扰等情况，将身上的电荷携带并在触碰各类继电保护设备时产生放电，情况严重时可能导致一些精密元器件的损坏。

　　1.6雷击干扰

　　夏秋季节雷击干扰最为常见，雷击由于产生的过电压和雷电波会不断经过变电站母线等途径四处传播，所以，对变电站一次和二次设备都会产生较大影响。雷电波的影响主要表现在两个方面，首先是经过电磁耦合后，产生干扰电波，从而对屏蔽电缆等带来影响。其次是雷击的时候产生过电流，经过变电站中的避雷器进入地网时，由于地网具有较大的电阻，导致大地暂态地电位升高，带来雷击干扰。

　　2、变电站抗干扰措施研究

　　基于变电站各类干扰可能给继电保护装置带来的影响和干扰，为了保证电网安全稳定运行，提升继电保护抗干扰能力，降低周围环境可能给保护带来的干扰，可以采取各类抗干扰措施，一方面，从保护装置自身的抗干扰措施出发，另一方面，提升变电站内抗干扰水平。

　　2.1变电站内抗干扰措施研究

　　2.1.1使用屏蔽电缆

　　由于在隔离开关操作过程中产生的干扰电压很大，当使用无屏蔽的塑料电缆时，其干扰电压可达几千伏；当使用屏蔽电缆时，对干扰电压的抑制效果很好，其干扰电压的幅值被抑制到5％以下。

　　因此，二次电缆应使用屏蔽电缆且屏蔽层在开关场和继保室两端同时可靠接地，是一种效果较好的变电站内抗干扰措施。目前，我国各类继电保护规程都严格规定，变电站内必须进行静电屏蔽，并在屏蔽电缆上再并行接入一根粗的接地导线,使得屏蔽层两端电位差相同，提升抗干扰能力。高频保护的高频电缆应并行敷设约100mm2的粗导线，放置在电缆架上，并在与耦合电容的分叉处焊接。在实际工作时注意，高频电缆与粗导线应尽量连接紧密，取得最佳屏蔽效果，此外，还应在高频电缆芯的接线回路中窜入一个小容量电容,保护用电缆敷设路径应尽可能离开高压母线及高频暂态电流入地点，如避雷器和避雷针的接地点。

　　2.1.2互感器二次回路一点接地

　　《继电保护和安全自动装置技术规程》中就明确规定：电流互感器的二次回路应有一个接地点，电压互感器二次回路只允许有一处接地，接地点宜设在控制室内,并应牢固焊接在接地母线上。《继电保护和安全自动装置技术规程》的依据为：一方面保证人身和设备安全，另一方面由于互感器中具有分布电容，一点接地可以防止一次回路的高电压串入二次回路。

　　2.1.3不同用途、电压等级、性质电缆不可混用，强电和弱电不共用一根电缆

　　电缆根据用途、电压等级、性质的不同，不应该混用在一个电缆内，以防止交直流之间的电磁耦合和窜扰，以及同一电缆中，由于芯线绝缘破坏而带来的干扰。应尽可能使同一回路的电缆芯安排在一根电缆内，尽量避免同一回路的“＋”“－”极电缆芯或电流、电压互感器二次回路中的ABCN四芯不在同一电缆内。这是降低感应电压最为有效的措施，并且对任何频率的干扰电压都是有效的。

　　2.1.4其它抗干扰措施

　　此外，变电站中还有其它很多抗干扰措施，比如：采取各类措施来降低避雷器、互感器等一次设备的接地阻抗；建设低阻抗的接地网，以降低各类干扰带来的暂态电位差等。

　　2.2继电保护装置自身的软、硬件抗干扰措施

　　2.2.1硬件方面的抗干扰措施

　　①隔离和屏蔽。微机保护装置的箱壳用铁质材料做成，以实现对电场和磁场的屏蔽；开入量经光电隔离引入,开出量经过光电隔离输出。

　　②合理处理接地。通过采用微机保护装置金属外壳接大地，以及保护装置内部小变流器、变压器原副边线之间的屏蔽层应与大地相连措施减少干扰可能进入装置弱电系统的途径。

　　③采用多CPU结构。保护装置采用了多CPU结构，每个CPU负责一种或几种保护功能，互相独立，其中一个CPU插件损坏不会影响其他CPU的正常工作。

　　④适当提高元件的动作电压、功率。对于二次电缆敷设较长的二次回路，由于电缆的分布电容不能忽略，常在系统出现较大扰动时误动，可适当提高保护元件的动作电压、功率的方法来防止保护误动作。

　　⑤保护装置的滤波。在保护装置接口部位安装低通滤波器，能增强装置的抗干扰能力，主要通过滤波器将骚扰衰减至某一要求水平。

　　2.2.2软件上采取的抗干扰措施

　　当硬件出现了问题，可通过软件来把关。

　　①对输入数据进行检查。微机保护装置中的RAM中存放着保护所需的运算数据,保护装置为模拟信号的两个通道的数据采样一致才认为有效，否则取用以后的数据。

　　②开入回路检查。在微机保护巡检过程中，将采集到的开入量与上电时的状态比较，确认常开与常闭状态的开入量正确，并储存这些开入量。

　　③跳闸指令的跳闸入口合理输出。微机保护发出跳闸命令不是由一条指令实现，而是分成多条指令，同时把校核放在两条跳闸指令之间，以确保安全。微机保护标志位确认状态正确，再发跳令，微机保护可以通过这种方法来提高出口回路的抗干扰能力。

　　3、结语

　　从文章的分析可以看出，变电站受干扰的因素众多，情况众多，必须采取具有综合性抗干扰的措施，特别是针对微机保护装置，要采用具有针对性的措施，以保证变电站整个系统的正常运行。笔者所提出的方法可以提供参考作用，在实践过程中，还需结合变电站实际情况采取可行性的措施。

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