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如何解决继电（diàn）保护装置抗干扰问题

返回打印来源：仪天成电力时（shí）间：2017/12/08 阅读：次

       在继电保护装置（zhì）中（zhōng）广泛应用微电子器件，但（dàn）其承受干扰的水平极低、且（qiě）大多为电磁敏感设备，因而很容易（yì）受到干扰的影响和（hé）危害，可能会导致保护装置误动或拒（jù）动等各种异常现象（xiàng）的出现，从而严重影响了电网的安全、稳定运行。高压变电所一（yī）次回（huí）路强电磁干扰和（hé）二次回路本身的电磁干扰（rǎo），通过感应、耦合和辐射等途径，引（yǐn）入到半导体型电子元器件上。当干扰水平超过了装置逻（luó）辑元件和逻辑回路允许的干扰（rǎo）水平（píng）时，将（jiāng）引起装置逻辑回路的不正常工作，甚至直接（jiē）造成这些元器件的损坏。
1 电磁干扰的（de）来源和途径
       电力系统的电磁干扰（rǎo）源有外部（bù）干扰和内（nèi）部干扰两个（gè）方面：外部干（gàn）扰是指那些与系统结构无关（guān），而是由使用条件和外部环境（jìng）因素所决定的干扰，主要（yào）有其它物体和设备辐射的电磁波产生（shēng）的（de）强电场或强磁场，如雷击、隔离（lí）开关（guān）操作、中压开关柜操作、直流电源的中断与恢复、步话机辐射及来自电源的（de）工频干扰（rǎo）等等（děng）。内部干扰是指由系统结构、元件布局和生产工艺（yì）等所决定（dìng）的干扰，主要有杂散电感和电容的结合，引起的不同信号（hào）感应，长线（对高频信号（hào）而言）传输造成电磁波的（de）反射，多点接（jiē）地造成（chéng）的电位（wèi）差干扰，寄生振（zhèn）荡和尖峰信（xìn）号引起的干扰等等。但是，不论是外部干扰还是内部干扰，都具有相同的物理特性，故而（ér）其消除和抑（yì）制的措施基本是相同的。
       在高压变电所内，有多种渠道（dào）将电磁干扰源和受干扰的二次回路和（hé）二次设备联接起来，这些耦（ǒu）合渠道包括：辐射、感应和耦合。而被干扰设备接（jiē）收的电磁干扰水平，往往源于几种耦合方（fāng）式产生的综合（hé）效应。
       辐射：高频感应（yīng）加热设备、高频焊接等工业（yè）设备以及电视发射台、雷达等大功率电（diàn）子（zǐ）设备都可以通过电磁波辐（fú）射，干扰附近的精密仪器及仪表（biǎo）；架空输电线辐射出电磁场也会通过供（gòng）电线路侵入电子设备，造成干扰信（xìn）号。
       感（gǎn）应：同一（yī）电缆内的（de）感应，当同一电缆中某一芯线通过很强的干扰电流时，将在其他芯线感应出很高的干扰电压，并（bìng）在终端联接设备上以（yǐ）共模干扰与（yǔ）差模干扰的形式（shì）出现。此外，不同能量等级的强电与弱电回路共用（yòng）同一电缆时，当强电回路的（de）电能突变，也会对弱电回路感（gǎn）应出不能接受的干（gàn）扰，因而，应当尽量避免这种做法。
       耦（ǒu）合（hé）：在开（kāi）关场，电磁干扰（rǎo）主要（yào）经电感耦合、电容耦（ǒu）合及传导耦合等途径引（yǐn）入二次设备。
      电（diàn）感（gǎn）耦合：电感耦合（hé）有两个渠道。
    （1）当隔离开关操作产生的高（gāo）频电流或雷电电流通过高压母（mǔ）线时，在高压母线周围产生了磁场,其中的一（yī）部分磁通 H2将二次电（diàn）缆包围，因此在二次回路中感应出对（duì）地的共模干扰电压传到（dào）继（jì）电保护装置等二次设备的端子上。如果二次回路来回的两（liǎng）根芯（xīn）线在同一根电缆（lǎn）中时，由于（yú）相互间间（jiān）隙极小，中间通过的磁通很小，因而感应产生的差模干扰电压不大。但如果（guǒ）二次回路的走线不合理，例（lì）如（rú）同一个回路中的一根导线利用了一根电缆（lǎn）中的一芯，而其回程导线却利用了另一根电缆的一芯时（例如为了节省缆芯或别的什么原（yuán）因），由于这两根芯线间的距离很大，在它们之间将（jiāng）包围很大的磁通，从而会在同（tóng）一回路的两根导线间产生很大的差模干扰电压，这种设计或施工中的失（shī）误，必须避免。
     （2）通（tōng）过高（gāo）压母线的高频电流，容易（yì）通过接（jiē）在母线上的集中（zhōng）电容注入（rù）地网，电容式电压互感器（CTV）、高（gāo）频通道的高压耦合电容器就是这样的高频电流入地通道。2 电（diàn）磁干扰（rǎo）对继电保护装置的影响
       近年来，微机型继电保护装置在电力系统中得到了广泛的运用（yòng）。和常规保（bǎo）护相比，微机保护具有先进的原理及结构，安装调试简单，运行维护方便，保护（hù）动作迅速、灵敏（mǐn）可靠，能自动记录故障信息等显著的优点（diǎn）。但是（shì）在现场运行过程中，如果（guǒ）运行环境差，抗干扰（rǎo）措施落（luò）实不当，则很容易受到外界环境的（de）干扰，造成保护不正常，甚至发生保（bǎo）护误动作，严（yán）重威胁到电网（wǎng）的安全（quán）运行。
       微机保（bǎo）护装（zhuāng）置是以（yǐ）微机（jī）为（wéi）核心的自动控制（zhì）系统。其硬件组成主要（yào）包括数据采集单元、数据处理单元、开关量输入输出系（xì）统、通信（xìn）接口及电源。在干扰信号产生后，干扰对模拟电路和对数字部件所造成的后果是不同的。模拟电路在干扰作用（yòng）下往往使开关电路误翻转．在没有完善闭锁措施时，将会导致误（wù）操作；数字电路受干扰作用往往造成数据或地址（zhǐ）传送错误（wù），从（cóng）而导致微机运行故障或功能（néng）障碍。也能引起保护的不正确动作。干（gàn）扰对（duì）微机保护装置的影响主要表现在以下几个（gè）方面。
       2.1 计算或逻辑错误
       微机保护装置的输入输出数据、微处理器计算的中间（jiān）结果、控制标志字都存放在随（suí）机存贮器RAM中。在强电磁干扰（rǎo）信号作（zuò）用（yòng）下，有可能使存放在RAM中的数据发生变化。这样，在进行读或（huò）写数（shù）据时，数据总线（xiàn）和地址总（zǒng）线可能在干扰（rǎo）的作用下，发生读写错误数据，或将数据（jù）传送到错误的地址上，造成计（jì）算错误或逻辑紊乱，引起装置误动或拒动。
       2.2 程（chéng）序运行（háng）出轨
所谓程序只是微处理器可识别的机器码，在干扰信号的作用下（xià），将可能出现微处理器无法识（shí）别的机器（qì）码，致（zhì）使微处（chù）理器无法工（gōng）作。此外，如果干扰信（xìn）号改（gǎi）变了控（kòng）制（zhì）程序流向的标志字时，也将改变运行程序的执行顺序，使微机的运行程（chéng）序出轨，出（chū）现死机等问题（tí）。
       2.3 元（yuán）件损坏
       在微机保护装置中的一些半导体芯片，在强电磁干扰作（zuò）用下，可能受到损坏（huài），使装（zhuāng）置无法工作。
3 电磁干扰的抑制措施
       3.1 构造继电保护装置等电位面
       基于微机的继电保护装置的重要特点：一是具有自检能力；二是具有通信功能。如果（guǒ）微机继电保护装置集中（zhōng）在主控制室，为了实现可靠通（tōng）信，必须将联网的中央计算机（jī）和各套微机保护，以及其他基于微机的控制装置，都置（zhì）于同一等电（diàn）位平（píng）台上。这个等电位面应该与控制室地网，只有一点的联系，这样的等电位面的电位可以随地网的电位变化而（ér）浮动，同时也避免控制室地网的地电位差窜入等电位面，从而保持联网微机设备的（de）地网之间无电位差，保证（zhèng）联网通信的可靠运行。
       各微（wēi）机设备都应有专用的（de）、具有（yǒu）一定截面的接地线（xiàn）直接接到地等电位面上，设备上的各（gè）组件内外部的接地及零电位（wèi），都应由专（zhuān）用联线联到专用接地（dì）线上，专用接地线（xiàn）接到保护盘的专用接地端子，接（jiē）地端子以适当截面的（de）铜线接（jiē）到专用接地网上，这样就形成（chéng）了一个等（děng）电（diàn）位面的地网。
       构造等电位面有两种可能做法，一是（shì）将（jiāng）微机保护（hù）盘（pán）底部已有的接地铜排（pái）通过焊接联通，同时在（zài）尽头用专用100 mm2铜线联通，形（xíng）成一个铜网格，这（zhè）个网格与由电缆沟引来的粗铜导线联（lián）通。借该粗铜导线对（duì）控制室（shì）的接地点，形成要（yào）求的对地网的唯一一点接地。
       另外一种做法，是在保护盘（pán）底部的下面构（gòu）造一个专（zhuān）用的铜网格，各保护盘的专用接线端子，经一定截面铜线联到此一铜网格来实现。
       3.2 高频同轴（zhóu）电缆屏蔽层两端分别接地
       高频同轴电缆屏蔽层在开关场和（hé）控制室两端分别接地，可以显著地降低收发信机入口的干（gàn）扰电（diàn）压，保护收发信（xìn）机的安全运行。若高（gāo）频同轴电缆（lǎn）只在一端接地，在隔离开关操作（zuò）空母线等情况（kuàng）下，必然在另一端产生暂态高电压，从而可能会在收发信机端（duān）子上产生高（gāo）电压，中断收发信机的正常工作。
       3.3 控制电缆屏蔽（bì）层（céng）在两端同时接地
       当控制电缆为母线暂态电流产生的磁通所包围时，在电缆的屏蔽层中（zhōng）将感（gǎn）应出屏蔽电流，由屏蔽电流产生的磁通，将抵消母线暂态电流产生的磁（cí）通对电缆芯线的影响（xiǎng）。假定（dìng）屏蔽作用理想，两者共同作用的结果，将使被屏蔽层完全包围的电缆芯线中的磁通为零，屏蔽层形成了一（yī）个理（lǐ）想（xiǎng）的（de）法（fǎ）拉第笼。这也和带有二次短路线圈的理想变压器一样，铁（tiě）芯中的磁通将为零。
       当雷电经避雷（léi）器注入地网，使变电所地网中的冲击电流增大时，将产（chǎn）生暂态的电位波动，同（tóng）时地网的视在接地电阻也将暂时升高，与正常交流电阻相比（bǐ），地电阻常常增大10倍（bèi）以（yǐ）上（shàng）。
       当低压控制电缆在上述地（dì）电位升（shēng）高的附近敷设时，电缆电位将随地电位的波（bō）动而受干扰（rǎo）。因此，接地浪涌电流引（yǐn）起的地（dì）电位升高，将可（kě）能对低压控制回路的绝缘配合带来严重影响。
       继电保护装置（zhì）抗干扰措施是一项十分重要的工（gōng）作，深入（rù）开展保护装置抗干扰措施的（de）研（yán）究，对电网安全稳定运行（háng）有（yǒu）着重要的现实意义。针对保护装置实（shí）际运行存在的电磁干扰问题，提出了相应的抑制措施，实践证明能有效提高（gāo）变电所继电保护装置等二次设备的可靠性（xìng）。

       主（zhǔ）题词：继（jì）电保护装（zhuāng）置抗干扰

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