摘要：许多变电站采用综合自动化的方式，变电站二次设备大多是微机保护和微机型自动装置，它们以通信网络技术为基础，把各种继电保护装置及自动装置与远动装置和调度端连接起来，使变电站实现高质量、高速度、高灵活性和低成本的生产管理。但由于变电站所处的特殊环境，使变电站内的二次设备受到各种各样的干扰。为提高其运行的安全性和工作的可靠性，消除干扰引起的故障，在变电站设计时应全面考虑，根据干扰源采取抗干扰措施。对不可避免的干扰应采取措施消除或削弱干扰的影响。以下通过分析干扰的来源，从硬件和软件两方面措施探讨一下提高二次设备抗干扰能力的方法。
关键词：变电站；二次设备；抗干扰措施
前言
随着科学技术的进步和电力体制改革的不断深化，变电自动化技术得到越来越快的发展，从电磁型保护到晶体管保护，再发展到微机型保护，以及变电综合自动化装置大多数实现了微机自动控制，它们以通信网络技术为基础，把各种继电保护装置及自动装置与RTU和调度端连接起来，使变电站实现高质量、高速度、高灵活性和低成本的生产管理。但由于变电站的特殊环境，如强电磁场等众多因素的影响，使变电站的二次设备受到各种各样的干扰，为提高其运行的安全和工作的可靠性，在变电站设计时应考虑周全，根据不同的干扰源，采取相应的抗干扰措施，总结抗干扰的经验，逐渐达到变电站电磁兼容的要求。
1干扰的主要来源
所谓干扰，就是指除正常信号外，还有可能对监视和操作装置的正常工作造成不利影响的且不规则变化的信号。变电站主要的干扰源有以下几种：1） 交变磁场干扰。在变电站里的变压器、有大电流通过的电缆（电线）、电抗器和电容器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、网络通讯回路都会受到它感应，这些感应形成干扰电压。这些干扰电压会导致二次设备CPU运行出错，内存数据改变、当地监控的显示器图像变形扭曲和闪烁，网络通信中数据改变或通讯中断，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。2） 电容耦合干扰。由于一次设备载流体对二次回路间存在有电容，因此一次设备对二次电缆产生电容干扰。另外，在变电站内导线之间的相互耦合，电源线与系统的耦合。这是电场耦合或磁场耦合，是干扰二次设备工作的原因之一。3） 地电位差干扰。在电力系统中，由于对地绝缘不良，都会产生不稳定的泄露电流，地电流在大地中流动会产生电位差，使站内两端接地缆芯和屏蔽产生电流形成干扰。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位差，使二次设备常常产生不确定的故障。4） 自然干扰。自然干扰是指大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，是不可消除的干扰。其中雷电干扰最为严重。雷电不仅会造成二次电源模块的损坏，还会烧毁通讯口和输入模块（如：供电处侯堡变电站在2007年6月27日就因为雷电将其监控后台通讯管理机主板烧毁，同时还烧毁两块电源板）。5） 电源系统引入的干扰。许多二次设备采用直流稳压电源，这种电源如果滤波电容上积累的能量使端电压的某值不能保证设计要求的电压时，会被装置判断为断电或故障，引起装置闭锁，而误动或拒动。变电站的二次设备受到的干扰不仅仅是以上几种，干扰源也是各种各样的，但以上这些是最常见的，采取相应的软硬件措施，可以消除或消弱。
2二次系统设备抗干扰措施
2.1硬件抗干扰措施
在硬件上将干扰源尽可能屏蔽掉二次设备的外壳应屏蔽接地，装置的活动部分也要可靠连接，比如柜门、机箱盖板等应与接地点可靠导通，保证有良好的电气连接。对变电站的墙壁，有需要时可安装金属网，地板可装防静电地板。装置的接地点应正确、可靠装置接地点的选择关系到系统运行的稳定性和可靠性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在实践中由于接地不良或方法错误造成设备异常运行甚至损坏的事例很多，因此接地必须慎重处理。变电站一般需要设四套独立的接地系统：a）电气接地系统，用于不间断电源（UPS）和隔离变压器屏蔽层接地，以防止电网杂波窜入二次系统；b）变电站室内屏蔽和防静电接地系统，主要是站内屏蔽接地、防静电系统接地和设备机箱外壳接地；c）变电站防雷接地系统，用于防止自然的雷击等危害；d）控制系统专用接地系统，为二次设备专用的设施，不允许与其它任何设备相连，以免造成干扰。上述四套接地系统绝对不允许相互混用，在接地位置上要保证有一定的安全距离。
对电源系统采取的抗干扰措施：为了保证二次设备可靠运行，对装置的电源可采取以下的抗干扰措施：a）要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。b）应采用隔离变压器，隔离共模干扰，防止电网噪声干扰窜入控制系统以及强雷电压对装置的损坏。c）使输出回路尽可能短，使用的电缆芯不能过小，以减小压降。
二次回路的抗干扰措施：a）正确安装电缆的屏蔽层，采用带屏蔽层的控制电缆，并将屏蔽层在开关场和控制室两端同时接地，通讯电缆的屏蔽层也应正确可靠相连接地。b）弱信号导线不得与强电导线共用一根电缆，尽可能将它们分开排放。c）交直流回路禁止共用同—根电缆，防止造成相互干扰，或因电缆芯绝缘下降造成短路，使交流电压传入直流回路，烧坏设备的电源模块或输入部件等。d）规范控制电缆的敷设，变电站设计时应考虑好电缆沟的走向，避免与电力电缆距离过近，尽可能远离变压器中性点及避雷针、避雷器等，并尽量不要与高压线平行。e）为二次设备和二次电缆敷设专用接地铜排，构造等电位面，消除地电位差干扰。f）电流互感器、电压互感器的二次回路应保证一点接地。
2.2软件抗干扰措施
软件抗干扰是指在软件设计中采用针对性措施，防止窜入微机保护和控制装置内部的干扰信号。二次设备的软件抗干扰就是把采集到二次设备的干扰信号用各种数字进行滤波消除或消弱。数字滤波是通过程序实现的，所以在设备选型时就应该考虑，它无需增加硬件设备，只需修改一下软件程序。如：①输入采样值纠错；②软件运行过程的核对，比较多次核对的结果，相同才判断为正确；③程序出轨自行恢复，增加WATCHDOG技术；④采用密码保护方式；⑤采用系统容错设计技术，如动态冗余法，混合冗余法；⑥提高装置故障自动检测功能，及时发现、处理异常情况。
结论
目前，电力系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两个方面：外部干扰包括了高压开关操作、雷电、短路故障、电晕放电、高电压大电流的电缆和设备向周围辐射电磁波、高频载波、对讲机等辐射干扰源，及附近电台、通信等产生的电磁干扰、静电放电等。内部干扰是由自动化系统的结构、元件布置和生产工艺等决定的。主要有杂散电感、电容引起的不同信号感应，长线传输造成的波反射、寄生振荡和尖峰信号引起的干扰等。采取相应的软硬件措施，可以消除或削弱这些干扰，从而实现变电站二次设备的可靠运行，同时也实现电力企业的长远发展。
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论文作者:卫军,张胜利,赵丽丽
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/22
标签：干扰论文; 变电站论文; 设备论文; 抗干扰论文; 措施论文; 装置论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第5期论文;