变电站综合自动化装置抗干扰技术分析

黄海敏

【摘 要】变电站是我国的为数不多的极限工作场所之一，变电站内部的强磁高压不仅对于人类而言是一种极限的环境，而且，对于安装于变电站内部的自动化装置而言，也是一种极限的考验。尤其是计算机设备与计算机网络，它们的精密度较高、对环境较为敏感。因此，如何确保这些设备在强磁高压中正常工作，就成了变电站的一项重要工作内容。

【关键词】变电站 电力系统 电业 综合自动化 抗干扰技术 瞬变干扰

【中图分类号】TM63【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0271-01

变电站的各种测量系统、控制系统、自动化系统、通信系统都要依托于综合布线系统，由于综合布线系统属于一种无源的系统。因此，这种系统在办公的环境之中可以是非常正常的一种状态，但是，在变电站内，这种状况就有了一个较大的改变，其中最巨大的改变就在于，在变电站中，这些综合布线系统必须与变电站内的强磁高压设备的控制部分相连接，在靠近这些强磁高压设备之后，无源的系统必然会受到有源系统的强烈干扰，在实际工作中这种情况也的确时有发生，并且还存在着相互干扰的情况，严重时会对计算机以及综合布线系统中的设备或计算机系统造成致命的损坏。在变电所中除了强磁高压的干扰而外，还普遍存在着两种电磁干扰，一种是一次回路的电磁干扰；一种是二次回路的电磁干据。这两种电磁干扰是通过感应、传导与辐射等与综合自动化系统中的灵敏元件互相作用的。一旦这些干扰的程度超出了综合自动化系统中的灵敏元件的抗干扰能力，就会造成这些元器件的功能紊乱或失效，严重时还会烧毁这些灵敏元器件。在干扰程度较轻的时候还会使得测控系统产生大量的无用的干扰信息，由于目前综合自动化系统的智能化程度有限，尚不能有效地剔除这些垃圾信息，因此，这些信息极为严重地影响了变电站的正常工作，因此，值班人员在出现异常信息以后必然会对异常设备进行检查，因此，给值班人员造成了额外的工作压力，这些过度的压力对于在强磁高压环境下工作的工作人员而言是极为危险的，这就无形之中增加了事故的发生机率。基于上述阐述，可见，必须全面提高综合自动化系统的抗强磁高压的电磁干扰能力，一方面进行合理的接地，另一方面消除双绞线的串扰，同时在变电站内使用的电器设备要尽可能地使用有屏蔽的线缆以提高其抗干扰能力。

1、针对静电放电的干扰防护

目前，国家已经制订了标准的抗静电干扰的试验，这个试验的主要目的就是测试设备对抗静电的情况。试验的过程就是模拟人体蓄积了静电然后瞬间释放静电的过程。针对变电站中的自动化装置应采取有效措施对增强其抗静电能力，以免因静电问题使得这些装置出现问题。

1.1 由于变电站的特殊性质，所以在这种环境之中，人体的静电会比其他环境中要多且大，而变电站中的综合自动化装置的所有部件都有可能在操作人员接触到这些部件的时候使得这些部件瞬间被静电击穿。在实际的抗静电干扰时应从以下几个方面着手：

1.1.1 良好的接地保护可以有效避免静电干扰

良好的接地保护对于任何一种环境之下的电器都是必须的，对于变电站而言更是如此。变电站中的所有与综合自动化系统相关的设备必须全部有单独的、可靠的接地措施，这样就可以给静电的释放提供一个更快速更直接的接地通道，以免静电对设备产生直接的干扰。

1.1.2 较大的内部隔离空间可以更加有效地避免静电干扰

电子设备在进入变电站之间必须进行检查以确保其内部电子系统与其金属外壳之间不仅隔离良好，而且金属外壳与内部电子系统之间的空间要足够大，这样可以有效避免静电对内部电子系统的干扰。

1.2 变电站的电子设备在选型与选购时必须选择全金属外壳，因此全金属外壳的电子设备其抗静电干扰能力要比其他外壳的电子设备强很多。

1.2.1 全金属外壳接地操作易行

全金属外壳的接地操作相对于其他外壳而言要容易得多，而且接地也更加可靠。不需要为这样的设备单独配备专用的接地线。但是如果是部分金属外壳的电子设备就必须为其设置单独的接地线以保证其可靠的接地。这样的设备在选购时要注意其局部金属外壳上是否留有专门的接地螺针等设置。

1.2.2 插件式面板、接地困难，常常只能够靠面板背面与机箱框架的接触实现接地连结，面板上喷漆的漆膜或铝型材的氧化膜都不导电，且很难清除。无法保证面板与金属机箱框架之间形成良好的电接触。

1.2.3 如果通过插件印制板布排专门的面板接地线，往往是得不偿失，很可能把静电放电过程中产生的高电压大电流直接引入到印制板上一一形成“干扰地线”，使装置抗静电放电干扰的能力更加脆弱。同时该地线还有可能对一些导电回路的绝缘性能带来不利的影响。

1.3 对整体面板最好能实行整体面膜覆盖。对整体面板实行面膜覆盖，可将面板上的显示器、信号灯、按键等等都保护起采，只要面膜的强度足够高（一般的绝缘面膜都能满足要求），当把静电高压施加到面膜上时，根本就没有放电现象发生，也就不会有静电放电干扰了。

2、瞬变干扰的防护

2.1 瞬变干扰的特点 快速瞬变干扰脉冲的主要特点是幅值高，前沿陡，脉冲尖，重复率高。由于快速瞬变脉冲的特点，其干扰传播方式虽以传导为主，但由于其频谱带宽所致利用分布电容也是其重要传播方式之一，还有一部分是通过空间辐射进行干扰，可见要求我们产品设计人员对装置进行全面考虑，整体防护。

2.2 印制板和电路布局 多层印制板的选用是抑制干扰的一个很好手段，其电源回路具有很大的板间电容，可抑制电源上的各种干扰脉冲，器件间的布线也更简洁、短少、方便，可大大减少各回路间的串扰耦合。如选用双面板进行布线，则更要对整个电路进行仔细推敲，精心布置。

2.3 装置输入、输出回路的配线和布线 自动化装置的特点是有大量的输入、输出回路，，如电源回路、电压回路、电流回路，开入回路、开出回路等，由于整屏布线时很难把他们一一分开，分别布置，它们常常都是捆扎在一起，由电缆通过各种沟、槽通道连到各个取样点或控制点，因此，通过分布电容的锅台，各个输入、输出回路，都可能会引入干扰。对这样的输入、输出线，在装置内部的布线一定要精心安排，进入装置后要尽快进入隔离器件。

2.4 开关电源

开关电源对电源回路的干扰有一定的隔离作用。但开关电源的进出线一定要分开布线，有的装置装有电源开关，并把电源开关布置在面板上，对这样的设计一定要小心安排，开关连线要取在电源滤波器（开关电源的内部滤波器）的后面，面板开关的线一定要相对“干净”一些，最好选用屏蔽线。

2.5 滤波器的选用

滤波器应直接安装在装置上，并按滤波器的使用要求进行安装布线，这样才能使滤波器发挥应有的作用，如只能将滤波器安装在屏架上，则需设计人员和安装人员认真安排，精心施工，滤波器的输入线和输出线一定要分开，输出线和其它可能产生干扰的回路一定要远离，输出线越短越好，防止在外暴露过长，重新接收或锅台干扰，滤波器的外壳要良好接地，以保证其滤波效果。

3、电磁场干扰的防护

抗辐射电磁干扰所要做的就是选择全金属机箱，保证机箱整体电气连结良好并可靠接地，装置面板上的开孔不能够太大、机箱上的散热孔应开成圆形小孔（圆孔比长孔屏蔽效果好），这样才能使机箱起到应有的屏蔽效果。

结束语：

随着变电站自动化系统大规模地利用和继电保护设备的不断更新，干扰问题是造成继电保护装置不正确动作和监控系统不正常工作的主要原因之一，采取有利措施解决保护和自动化设备的抗干扰问题越来越迫切。解决好这个问题，将可以显著提高保护的正确动作率。以上分析了高压变电站内保护和自动化设备所受干扰的种类及机理，并给出了实际可行的解决措施，从而使得保护装置和自动化系统真正成为变电站安全运行的守护神。

参考文献

[1] 杨东升.变电站综合自动化系统中就近安装保护装置的抗干扰措施[J].广播电视信息.2011（02）

[2] 石洪仁.变电站综合自动化改造应用与效果分析[J].中国高新技术企业.2011（24）