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摘要：电力系统的电气设备在运作期间，极易因荷载、过电压、安装工艺、操作错误以及绝缘老化等原因而受到干扰，导致经常发生断线或短路等事故，这些事故的存在会对电网运作的稳定性及安全性造成严重的影响，尤其是因交直流电源串扰而引发的继电保护装置误动对电网供电造成的影响更大。而工频交流电流与直流电流的同时存在是引发继电保护交直流电源串扰的主要因素。为此，本文对继电保护交直流串扰的解决对策进行了探讨，以期继电保护交直流串扰问题能够得到有效的解决。
关键词：继电保护；交直流串扰；解决对策
0.引言
继电保护装置误动会在很大程度上影响电网运作的稳定性和安全性，而引发继电保护装置误动的一个重要因素就是交直流电源串扰。例如，直流系统中接入了交流设备、直流系统中接入了工频交流量或者保护交流电流回路中接入了直流量等。据相关研究证实，从本质上来说，导致出现交直流串扰现象的原因主要是回路中同时存在着工频电流及直流电源。因此，对当下我国变电站交直流串扰的现状进行分析，并对相关的解决对策进行探索与研究具有重要的现实意义。
1.交直流串扰概述
在交流电源对直流电源产生串扰突变的情况下，事实上，此时交直流串扰已经发生了直流一点接地以及直流电压与电压突变迭回现象，因为电容两端电压无法发生突变，较之继电器的运行电压，产生于继电器线圈回路的电压要大得多，从而导致此继电器动作[1]。我国相关电力企业曾深入研究了中间继电器的交流电压动作值与各种对地电容值之间的关联，结果证明，继电器的交流动作电压会随电容量的减小而增加，其抗干扰性能也会随之增强[2]。所以，除了必须最大限度地规避交流电源与直流系统发生串扰，还必须强化继电器的抗干扰性能。
2.交直流串扰现状
现阶段，变电站的通讯设备、保护装置、后台机、高压电器操作机构、变送器以及远动等大部分都是由交直流电源同时供电。为了确保设备供电的可靠性及稳定性，变电站通常都会对交直流电源进行配置，以UPS作为交流后备电源，以蓄电池组作为直流备电源。一般情况下，交流备用电源的容量比直流备电源要小，而且由于许多电力企业都未安排专业人员负责定期检查与维护直流后备电源，故直流后备电源具有更高的可靠性。
针对继电保护装置来说，主要是由220V交流电源负责加热器、储能电机、照明设备以及打印机等的供电，而正负110V直流电源则负责操作箱控制回路及保护屏的供电，同时在保护装置的交流信号源处同时接入PT和CT。事实上，220V电源主要是用作继电保护装置的辅助性电源，而且其实际功率比较小[3]。
在当下经济飞速发展的新时代下，变电站的规模也越来越大，部分变电站甚至有数十路的出线，而且均是采取双重化的保护配置，另外，因为交直流电源同时存在于保护屏及操作箱内，这不仅使得保护变得越来越繁杂，与之配套的二次线路也变得越来越繁杂，不论交流系统或是直流系统中的任意一个支路出现故障，均会引发交直流串扰，从而造成设备跳闸停电，影响供电的可靠性及安全性。
3.继电保护交直流串扰解决对策
3.1交直流串扰解决对策
现阶段，供电单位和学术界均未找出能够有效的解决交直流串扰问题的对策。目前主要是凭借供电工作人员的经验来规避这一问题。但从当下的技术来看，仍没有可以取代直流电源的产品。针对以上问题，笔者建议可采取如下两种办法来解决交直流串扰问题：
一是采用逆变器，利用逆变器来将直流电源逆变为额定电压为220V的交流电源，逆变所得的交流电流主要用于对辅助性设备进行供电，如电机、加热器、打印机以及冷却器等；二是采用由直流电源供电的设备来取代目前常用的交流设备。
第二种办法虽然可以从根本上解决交直流串扰问题，可是也存在着一定的问题。第一，目前只有极少数电力设备是采用直流电源供电的，而且价格通常比较昂贵，如果同时对已有的、已投入运行的变电站实施整体改造，则需要投入大量成本。第二，此种替代中用到的设备的通用性不是很理想，缺乏较强的移植能力，会进一步加大日常维护难度。第三，在直流电源中直接接入附属设备，会进一步加大直流接地的风险，从而引发更多的问题。而第一种办法可以在交流电器的接口位置直接安置逆变器，从而最大限度地降低交流线路损耗，有效的减少保护装置因电磁而受到的影响。同时，第一种办法无需投入较多的资金，而且对将适量的保护配置于逆变器上，还可以最大限度地减少交流侧故障给直流系统造成的干扰。可见，第一种办法具有更好的可行性。
3.2逆变器对直流系统的影响和解决对策
直流系统的接地测控点是由R1和R2两个高电阻共同组成的，在对单点接地进行判断时，通过对接地点O的电流进行检测，便可正确地判定是否存在单点接地情况。因为存在着直流系统电容，在系统未发生单点接地的情况下，测控点依旧会有对地电容电流存在。在实践中，倘若测控点O存在超过0.0014A的电流，则可确定为存在单点接地情况。
如果将逆变器接入直流系统，逆变器交流侧故障就会严重干扰直流系统，主要表现在如下几方面：
①逆变器交流侧单点接地。如果节点3连接着接地点1，系统与直流测控点便会形成闭合回路，等同于直流接地系统，因为受到测控点R1和R2的影响，接地电流数值不会太大。不同于直流接地，流经测控点的接地电流的方向及大小在不同时间点也各不相同的，而且流出及流入逆变器直流侧正负极的电流也是有差别的，换言之，就是所产生的电流是不均衡的，该信号可用于对逆变器进行保护与监测。
②逆变器交流侧两点或多点接地。如果节点3连接着接地点1，而且节点4也连接着接地点2，那些此时接地点之间就会形成一个或若干个回路。因为不同接地点对地电压初始相位及频率会存在着一定的差别，所以，它们之间会形成电压差；再加上这时的接地电流无需通过直流测控点的高电阻便可形成回路，因此，这时会存在着较大的接地电流，而且交流侧接地的逆变器中也会存在着较大的直流侧电流，从而形成较大的不均衡电流。
③逆变器交流侧短路。在短时间内，系统会形成巨大的冲击电流，严重影响系统，逆变器直流侧会存在较大的电流，然而，并不是产生不均衡电流。
针对上述问题，在设计瞬时过电压保护、不均衡过电压保护、瞬时过电流保护以及电流过载保护等时，可将不均衡电流数值及电流绝对数输入逆变器直流侧，这样可以达到较好的保护效果。
4.结语
继电保护交直流串扰问题是影响电网供电可靠性及安全性的一个主要原因，只有使继电保护交直流串扰问题得到有效的解决，方能保障电网系统的正常供电，促进我国社会经济建设的可持续发展。在本文中，笔者提出了两种解决继电保护交直流串扰的对策，通过分析发现，最具可行性的的就是将逆变器引入系统之中，但也必须做好逆变器相关的保护设计工作，这样方能有效的保护逆变器，更好的解决电网系统中的继电保护交直流串扰问题。
图1 逆变器交流侧对地电位图
参考文献：
[1] 冯琳.变电站继电保护交直流电源串扰成因及解决对策分析[J].企业技术开发.2013（20）
[2] 杨春雨，张国良.浅谈继电保护交直流串扰解决措施[J].黑龙江科技信息.2011（22）
[3] 许家政.浅谈继电保护交直流串扰解决措施[J].科学论坛，2014（03）
论文作者:李迪鹏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/31
标签：电流论文; 交直流论文; 逆变器论文; 系统论文; 电源论文; 单点论文; 继电保护论文; 《电力设备》2017年第12期论文;