电网自动化系统干扰问题研究

叶景

摘 要：电网自动化系统的使用目的是持续、准确、稳定地提供电网的实时信息，准确的对电网进行控制和调节。由于电网所处环境复杂、特殊，受到厂、站端干扰问题明显，电网自动化系统在强电磁场干扰的环境下工作，必须考虑到电气控制的电磁兼容性（EMC）等设计问题，因此，在电网自动化系统上尤其要对安装、连接、屏蔽及接地要特别注意防干扰的问题.确保自动化系统的安全、稳定和可靠运行，必须消除或减小各种干扰对系统的影响。这对电网自动化系统的健康发展有着重要意义。

关键词：电网自动化系统 干扰 问题研究

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（a）-0023-01

随着社会经济的发展，电力工业的不断发展，电网结构日渐庞大，复杂。电网自动系统由计算机、远程终端控制系统（RTU）及控制设备组成，由于电力自动化系统属于高度集成化的弱电设备，因为系统绝缘性不好，对外界的干扰相当敏感，对雷电等强电磁脉冲和过电压的耐受能力低，外界的干扰会造成系统对数据信息的采集、处理、和传输存在误差，进而影响系统的正常运行。所以要采取有效的解决措施，加强系统对抗干扰的防护，减小由于外界因素对系统的干扰，进一步提升系统的抗干扰能力。

1 干扰的形成因素

干扰因素主要来自雷电的干扰、电网的干扰和电气设备干扰。由于天气原因，雷电与系统相连的瞬态场在雷击后引起强烈的电磁干扰，并通过瞬态场影响到周围，从而使系统受到干扰。雷电的强电脉冲可以通过电线入侵系统，而且雷电强脉冲电磁场会产生过电压严重干扰系统，甚至可以毁坏系统设备。在电网内部，突然发生的输电线路事故、运行状态的突然变化、大功率设备、电机的启动。配电线路相接的负载发生变化等现象，都会造成电压的瞬间改变。这些干扰会造成系统电路混乱，破坏计算机程序，最终导致系统瘫痪。电压电流变化过大的的电气设备、变化的电压、电流通过耦合现象也可以干扰系统。

2 电气控制电磁兼容性的设计

要使电气设备具有良好的电磁兼容性，以此来减少对电网自动化系统的影响，就需要专门考虑与EMC设计相关的的内容。电磁兼容技术包含以下几个方面：地线设计、线路板设计（PCB）、滤波设计、屏蔽与搭接设计。电磁干扰的问题多数是地线产生的，一个电路的基准电位就是地线电位，地线电位如果设计不合理，地线电位就会不稳。从而导致电路故障，确保地线电位的稳定进而消除干扰现象。线路板设计是整个电磁兼容设计的核心问题，线路板设计一定要做到减小线路板上电路之间的互相影响，减小电路上产生的电磁辐射和降低外界干扰的敏感性。滤波设计是解决电磁干扰的关键所在，设备中的导线接收和辐射天线，设备所产生的辐射发射也是通过导线实现的，而外界的干扰因素也是被导线所接收的，滤波就是要消除传入导线的干扰信号，进而减小对系统的干扰。对大部分设备而言，屏蔽是不可缺少的。

3 电气控制干扰防护措施

3.1 减少电路的电容、电感和共阻抗耦合

系统控制信号线一定要采用垂直或辐射状布线，使其远离动力线、高压线，远离能产生高电位和大量电流的接地点。弱电信号线则不能与操作传输线和脉冲功率线同走一根电缆，不同电平信号线应该使用不同电缆分层布置。尽可能的使一对信号线同走一根缆，使磁场干扰信号相互抵消。采用高质量的稳压电源和配用专用电源导线，使电源内阻和导线电阻小，共阻抗小，系统不要其他设备公用电源线，而且电源线要保证足够粗，而且要短，系统的接地线要用短而粗的铜线，可靠地连接减小接地线的抗阻。因为控制信号线呈垂直或辐射状布线，分别配电避免链形布线。增加基准线和电源线的截面积，提高装置的绝缘性，避免因为漏电而造成不必要的干扰。

3.2 设置滤波、整形、延时电路、避开干扰

想要抑制中波段高频干扰可以对交流电源进线安装滤波器，减少电源波形失真的干扰，可以有效地过滤掉高频和低频对电气控制的干扰，信号线可以采用滤波电路既做到防止高频低频干扰信号的入侵，有效的减少了过电压和触电抖动造成的干扰，避开低幅影响可以采用高噪声熔纤电路提高电路的电压，对于一些短时间的脉冲干扰可以采用延时元件或积分门限元件减小对系统的干扰。

3.3 采用隔离措施、屏蔽措施

为防止干扰，可以采用点隔离装置传递开关信号，将产生电磁干扰设备的金属外壳接地，让其成为低等电位的屏蔽体，加装屏蔽层在电源变压器，电压、电流互感器、冲击继电器的一二次绕组上，进一步抑制电网的工频对系统的干扰。信号和控制线路分别设立屏蔽电缆和脉冲功率屏蔽电缆。使用变压器隔离可以有效的减少对系统的干扰。使用不间断电源系统（UPS），可以有效地防止电源中断、电源电压波动还可以减少噪声对其的影响。应根据电磁干扰频率来选择合适的屏蔽体的壁厚、几何尺寸、以及导电率和导磁率，还要注意屏蔽提必须有效的接地。

3.4 正确选择接地、接零与“浮空”

将电网零线和各种电气设备外壳通过低阻导线（<5Ω）接地，是着眼于安全的保安地线，一般无电流流过。系统内部输入、输出信号是公共零线是信号“地线”它是电路中静态电流的通道又是引起内部干扰的重要部分。保安地线与系统信号地线应分别设置，电子装置中信号地线、信号源地线、和负载地线应该分别装置，负载地线与信号地线要在带起上绝缘起到隔离传输信号的作用。如果需要集中地线在电位上需要连通时，那么尽可能的选择合适的位置接地，以防止电位差的干扰。对于弱电回路、逻辑回路等电子电路抗干扰能力又弱，就可以采用浮空的方式，使零线与地绝缘，可以有效的阻断电位差的干扰电流，从而减少共模干扰。等电位接地可以有效的防止设备间电位差造成事故，进一步提高设备的防雷率。选择正确的接地。接“零”和“浮空可以有效的减少系统的抗干扰性。

4 结语

想要科学合理的管理好电网，就离不开一套既稳定又可靠地电网自动化系统，深入分析电网自动化的干扰问题，进而制定出完善的系统抗干扰措施，使电网自动化系统可以稳定的运行，所以就要高度重视在系统的设计、安装、调试过程中，电气设备的电磁兼性的设计，从而减少对系统的干扰，但从一个方面采取抗干扰措施很难达到预期效果，要根据实际情况综合运用来减小系统的干扰因素。

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