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摘要：由于变电站二次系统接线复杂，点多面广，运行的环境差，容易出现各种各样的异常情况和故障。文章分析了二次回路的常见问题，包括直流分布电容和一点接地的查找技术，电流互感器、电压互感器组成的交流回路的接地和极性，微机保护系统的光耦合和干扰以及抗干扰措施，并对这些常见问题给出了对策。
关键词：二次回路；分布电容；一点接地；抗干扰措施
信息技术在电力系统中的广泛运用大大提高了电力系统的自动化水平，增加了许多的智能型的电力设备。这些设备的增多，使变电站内的诸如通信控制系统、数据获取系统以及继电保护系统等弱电系统大幅度增加。从弱电系统的工作原理可知，其在变电站的强电磁环境中易受到干扰，因此智能程度提高的同时，使得变电站的二次系统很容易受到各种干扰。所以，在变电站智能程度增加的同时，对二次系统的干扰防护措施也要防范到位，否则因为干扰造成继电保护系统的误操作与误报警将会直接导致变电站控制系统的紊乱，使电网安全存在隐患。有统计数据表明：由于二次系统的保护误操作引起的变电站控制系统不正确动作在整个继电保护动作中达到了50%的比例，因此，对变电站二次回路的抗干扰措施的研究很有意义。
1、二次回路中电磁干扰的来源
由于变电站是由大量的一次设备和二次设备组成的，所以二次回路中电磁干扰来源也是非常复杂的，其主要来源有：一次系统遭到雷击时，在高压母线上产生高频行波；一次系统中发生的不同形式的短路；断路器或隔离开关的操作而引起的暂停过程；二次回路中由于继电器或接触器的触点断开电感元件而引起的暂态干扰电压；380V或220V交流系统在直流回路中产生的干扰；变电站的通信设备、高频载波机、对讲机也会产生或多或少的辐射干扰。
1.1二次回路的过电压干扰
变电站二次回路中存在许多不同作用的线圈，它们都存在一定的电感量。这些线圈除了具有电感外，还有电阻及线圈连线间、匝间存在的分布电容。若将分布电容用一个等值集中电容代替并联到线圈两端，就构成一个RLC 的衰减振荡电路，其继电器的触点在回路中起开关作用。当回路的开关断开时，往往产生较大反电势。电容器两端电压按一定规律变化，其电压波形是一个正弦衰减振荡电压。由于此电压不受电源控制，所以也叫自由分量电压，此电压经过1/4周期稍长的时间会达到最大值。当电容器两端电压较大，往往比电源电压高出几倍或十几倍，这就是产生在二次回路中的过电压。由于过电压的存在，使触点间的距离还没有到达足够大时就已经被击穿。高电压进入直流操作电源系统，电压承受水平较低的半导体器件就会受到不同程度的破坏及影响。因为半导体器件的过电压承受水平较低，反应灵敏，会造成损坏或无法正常工作，因此二次回路的过电压对设备保护影响较大；而它对电磁元件影响不大，因为其绝缘水平较高，并且运行过程有一定的惰性，所以不会造成误动作影响正常工作。
1.2感性、磁性耦合干扰
在变电站里的变压器、有大电流通过的电缆、电抗器和电容等的周围都有极强的交变磁场。在交变磁场里的二次设备，包括导线、网络通信回路都会受到它感应，这些感应形成干扰电压，由于这些干扰电压则导致二次设备CPU 运行出错，内存数据改变、当地监控的显示器图像变形和闪烁，网络通信中数据改变或通信中断，造成设备异常运行，对控制系统的破坏性最强。交变磁场干扰是变电站内最普遍的干扰。
1.3容性、电场耦合干扰
由于一次设备载流体对二次回路间存在电容，因此一次设备上的电压对二次电缆产生容性、电场耦合，在二次设备上产生干扰电压。另外，在变电站内还存在导线之间的相互耦合、电源线与系统的相互耦合。这些电场耦合是造成干扰二次设备工作的原因之一。
1.4电磁辐射
电磁辐射是指干扰源产生的高频电磁干扰辐射，干扰能量通过空间电磁波的形式传播到二次回路而产生干扰，并随二次回路的接地方式不同形成不同形式的干扰。
1.5地电位差干扰
在电力系统中，对地绝缘不良，也会产生不稳定的泄漏电流，接地电流在大地中流动会产生电压差，使站内两端接地缆芯和屏蔽层产生电流形成干扰。如果二次设备接地地点选择不当，漏电流会使各点之间存在电压差，造成二次设备经常产生不确定的故障。
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1.6电源系统引入的干扰
许多二次设备采用直流稳压电源，一般为由电网交流电经滤波、稳压后提供，有时会因净化不佳，对系统产生干扰。这种电源如果滤波电容上积累的能量使端电压的某一值未能达到设计要求的电压时，会被装置判断为断电或故障，引起装置闭锁，系统误动或者不运行。
2、二次回路的抗干扰措施
2.1二次回路过电压的防范
（1）线圈两端并联非线性电阻二极管是常用的非线性电阻。为防止操作时的过电压，常用方法是在线圈两端并联一个非线性电阻，当突然切断电感电路的电流时，往往会产生较大的反电势，由于并联二极管，反电势通过二极管被短路，线圈中的自由分量电流会迅速衰减。线圈的端电压等于二极管的压降，其值远小于电源电压。这样，二极管就能消除振荡过电压的产生，然而这种办法不适用于交流电路。
（2）线圈两端并联阻容支路这种办法既适用于直流电路又适用于交流电路，其接线方式是把阻容支路并联在线圈两端。在增加的并联支路所组成的回路中，电阻被调整到临界值，因此当开关切断载流线圈电流时不产生振荡。另一方面，由于两支路的时间常数相等，因而不管总电流随时间如何变化，两支路中的自由电流分量总是大小相等，方向相反。电源支路中自由电流分量等于零；也就是说，当开关切断线圈电流时，线圈两端的电压为零。所以这种接线方式，不仅可消除过电压，同时也消除了在切断感性负载时开关触点间产生的电弧及火花。
2.2感性耦合、容性耦合干扰的防范
对这类干扰的防范主要采用具有金属屏蔽层的电缆。当二次回路中的电缆靠得较近时，为减小耦合，最好采用有金属屏蔽的电缆，还要将屏蔽层两端分别接地，从而使电压的磁力线绝大部分集中在屏蔽层，不会进入电缆内部，这就避免电压的传递。假如电缆没有金属屏蔽层时，将电缆内备用缆芯接地，可起到同样的效果。
2.3地电位差干扰的防范
二次设备接地地点正确选择，是防止地电位差干扰的主要措施。变电站一般有以下几套不同接地系统：
（1）电气接地系统用于UPS 和隔离变压器屏蔽层接地，以防止电网杂波窜入系统。
（2）变电站室内屏蔽和防静电接地系统用于所内屏蔽接地、防静电系统接地和设备机箱外壳接地。
（3）变电站防雷接地系统用于防止雷击等危害。
（4）控制系统专用地系统为二次设备专用的措施，不允许与其他任何设备相连，以免造成干扰。
2.4电源系统干扰的防范
对电源系统的干扰可采取以下的防范措施：
（1）为了保证供电电压波形稳定，可使用UPS 来稳定工作电源，并尽可能使用变电站的直流电源，变电站的直流电源选择纹波系数小的产品。
（2）采用隔离变压器，隔离共模干扰，防止电网噪声干扰窜入控制系统，或强雷电压对装置的损坏。
（3）使输出回路尽可能短，以降低感应噪声，使用的电缆芯不能过小过细，减小压降，或提高其工作电源。
总结：
为达到抑制干扰的目的，弄清楚干扰源是首要的任务，针对不同干扰源的性质，产生的机理、特点采取相应的技术措施，来消除干扰源的存在。在现实的变电站运行过程中，保护系统的二次回路中还存在许多复杂的外部信号的干扰源，需要在实践中不断总结。
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论文作者:夏佳,王建飞
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第8期
论文发表时间:2017/8/18
标签：干扰论文; 回路论文; 变电站论文; 电压论文; 过电压论文; 系统论文; 线圈论文; 《电力设备管理》2017年第8期论文;