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摘要：随着电力系统信息化建设的发展，各种先进的电子设备产品更加广泛地应用于我国的电力行业。变电站综合自动化和继电保护微机化改造，微电子设备的应用也越来越广泛。但是如果不采取有效的防雷害防护措施，这些脆弱的控制自动化设备就无法正常工作，甚至成为电力系统的安全隐患。
关键词：电气二次设备；防雷；抗干扰
二次设备是电力系统中的关键硬件部分。由于设备的高压磁场存在，对于外部可能产生的影响因素非常敏感。而我国在变电站中也运用了一些微电子与电气二次设备，其敏感程度也受到了严峻的考验。此时，就需要展开防雷与抗干扰措施，不仅能保障供电的稳定性，还能创造更大的经济效益与社会效益。
1电气二次设备防雷
1.1电涌保护器
雷电时导致电涌的主要原因，而电气二次设备即对变电站的一次设备工作进行检测、控制和调节的设备，包括继电器、熔断器、控制电缆等。目前我国对于电气二次设备的防雷处理是通过接地处理，遭受雷击问题情况仍然普遍存在。电涌是微秒量级的异常大电流脉冲，其波头时间一般在0.25~20μs，其单位能量一般在2.5~10MJ/Ω。它可使电子设备受到瞬态过电压的破坏。每年半导体器件的集成化都在提高，元件的间距在减小，半导体的厚度也在变薄。这使得电子设备受到瞬态过电压破坏的可能性越来越大。如果一个电涌导致的瞬态过电压超过一个电器设备的承受能力，那么这个电器元件或设备或者被完全破坏，或者使用寿命大大缩短。因此在美国，所有的计算机几乎都覆盖了电涌保护器等防雷设备。
1.2通信接口防雷措施
电气二次设备的通信接口在敏感程度上要比整体的供电系统更加显著，雷电高压电的作用下，通信接口会变得非常脆弱，无论是系统的绝缘性能还是设备的抗雷击能力都会受到影响。例如处于LPZOB区域的线路，例如系统的信号线与控制箱，当感应电压超过相应的限制时，计算机设备处很容易因系统问题导致重要数据的损坏。此时，系统通信接口回路的安全性能同样会受到影响，其运行安全对于设备安全具有重要的作用。所以防雷保护应胡主要针对关键回路进行合理管控，即二次设备通信接口的电压防护工作。以目前的技术水平来看，我国的变电站已经实现了信息化管理，并合理调配了技术人员对设备和回路的运行状态进行监测，以便于记载数据、调节信号，将具体情况通过通信网络传输给控制中心。但需要主义的问题在于，如果变电站附近区域遭受雷击时，LPZOB附近的数据通信线路也会因为电压问题影响信号的传输，所以系统接口处的防雷装置是保障用电安全的基础。
1.3系统电源防雷
变电站的建设区域通常是在郊区或是人口密度低的空旷区域，这些区域中的空气电磁强度较大，感应雷电点击的可能性较高。如果雷电电流沿着通信线路进入到二次设备当中，电气二次设备难以承受短时间的极高电压。所以，电气设备系统电源的防雷保护工作至关重要。例如在交流母线处就应该设置好电源防护，可以将大部分的电压传导至大地当中，维持整体系统的安全性。虽然在这种防护模式下，设备故障仍然还存在着一定的风险，但是交流馈线处还可以设置二级电源防护，将电压降低到电气二次设备当中，可以让设备真正承受电压水平。
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2.电气二次设备抗干扰措施
2.1 微机保护装置的概述
现阶段，自动化变电站当中都是采用微机监控系统和微机保护，微机保护装置的硬件一般是使用大规模的集成电路，具有较高的抗干扰能力，在保护电气二次设备的精度和速度方面相比传统的保护装置有极大的提升。另外，目前的微机保护装置都是直接接入互联网高速通信接口，极大的提高了电气二次设备保护的通信速度以及其可靠性，在实际的使用过程中，可以利用主机对保护调试以及系统故障的记录。不仅如此，微机保护装置还有许多的优点。维护调试方便，一般的微机保护装置都具有自动诊断功能，能够对变电站中的各个设备进行自动检测，如果设备出现问题，微机保护装置会在第一时间内发现并且发出警报，利用微机保护装置能够极大的减轻电气二次设备的维护以及检修的工作量。可靠性高，由于微机保护装置都是在计算机的控制之下进行的，具备自动识别，自动纠错的能力，通过程序化的管理能够极大的提高微机保护装置的可靠性。另外，微机保护装置能够实现故障录波，在保护线路的同时还能够提供测距计算。在设备正常运行的时候能够显示出设备运行的各种参数，在设备出现问题的时候也能够显示出设备出现的问题，并且提供出解决的方案。采用微机保护装置能够解决传统保护中许多的技术难题，但是由于微机保护装置都处在工作电压较低的环境中，各种外部因素的干扰很容易对危机保护装置产生影响，必须加强对微机保护装置的保护，防止外部干扰影响整个微机保护装置的性能。
2.2 干扰源
由于变电站的电气设备都处于同一电力系统，在实际的运行过程当中，可能由于其他电气设备的改变或者是故障引起了电磁振荡，这样会波及到许多其它的电气设备，甚至会导致其它的电气设备损坏。但是变电站本身就是一个电磁干扰源，在实际的发电过程中会产生各种电磁干扰。变电站的干扰源主要有电磁耦合干扰、射频干扰、雷电干扰、短路电流、二次回路操作干扰、对讲机和通信设备干扰以及装备内部的电子干扰。在电力系统当中的电磁干扰类型多种多样，所以电磁防护工作也是非常困难的。
2.3 电气二次设备的硬件抗干扰措施
电气二次设备的抗干扰主要是从硬件和软件两个方面来进行。其中，电气二次设备从硬件上抗干扰的措施主要有接地、装置电源抗干扰以及二次回路抗干扰等三种方法。接地是将电气二次设备的外壳屏蔽接地，安全的接地能够保护设备使用者的人身安全。例如柜门、机箱盖板都应该选择准确的接地点与大地进行可靠导通，用专用的接地线将电气二次设备与大地连接起来，通过这样的方式能够保障电气二次设备的使用安全。电气二次设备的内部都有电位存在，大部分的电气二次设备地电位有一个专门的接地连接位置，在使用设备之前必须将这个接地连接位置与屏内接地排相连，因此必须将电气二次设备的外壳与屏内接地排相连接。对于装置电源的抗干扰措施主要是采用UPS来控制工作电源的稳定，在使用的过程中尽量采取直流电源来保证供电电压的波形稳定。另外，应该利用隔离变压器来防止共模干扰，在设计输出回路的时候尽可能使输出回路短，使用较大的电缆芯能够减小压降。对于电缆的屏蔽层的安装应该使用具备屏蔽层的控制电缆，同时将屏蔽层的开关和控制室两端接地。
2.4 电气二次设备的软件抗干扰措施
目前，在自动化的变电站中，电气二次设备的软件抗干扰措施主要是通过数字滤波将干扰信号进行消除的一种过程，数字滤波是通过程序实现的，在对软件进行设计的时候增添一些对输入信号进行处理的小程序即可。目前在实际的操作中有算术平均值滤波、加权平均值滤波算法、符合滤波算法、中值滤波算法以及程序判断滤波算法。不同的数字滤波方法能够对涉笔的判断以及处理的速度产生不同的结果。
结语
电力资源的安全与稳定直接影响着社会发展的稳定，而自动化变电站在运行过程中也需要注重电气二次设备的抗干扰能力与防雷能力，减少因外部因素产生的各类系统问题，减少可能产生的故障，为电气设备的安全运行提供技术支持。
参考文献：
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[3]温建民. 牵引供电系统二次设备防雷保护研究[J]. 电气化铁道，2012，23（5）：1-3.
论文作者:张刚
论文发表刊物:《河南电力》2018年21期
论文发表时间:2019/5/21
标签：设备论文; 电气论文; 抗干扰论文; 微机论文; 防雷论文; 变电站论文; 保护装置论文; 《河南电力》2018年21期论文;