浅析变电站微机保护干扰源及其应对策略

(郑州煤炭工业(集团)高瑞电力有限公司，河南 新密 452371)

1 变电站典型干扰源分析

1.1 雷击造成的干扰

变电站中通常都配置了避雷针，防止直接受到雷击。但当避雷线、输电线路杆塔塔顶等遭受雷击时，通常会形成雷电流，且形成电磁场，随之会在周围的金属导体中形成非常强的过电压。变电站二次系统中的某些线路在雷电天气条件下都有可能形成这一过电压，会损坏一次设备的绝缘，或经由诸多藕合路径传送到二次设备中，导致其动作发生异常。

1.2 电力系统短路故障引起的干扰

发生单相接地短路时，将会形成短路电流，从接地点流到接地网，致使接地点以及接地网的电位升高。如果二次回路和接地点间距相对较近，在该回路里会形成共模干扰电压。实践发现，当发生单相接地故障时，该干扰电压可能会达到数kV，甚至会达到1.23万V左右，其频率最大值为几百KHz。

1.3 变电站倒闸操作引起的干扰

当操作人员实施各项倒闸操作时，储能元件(电感或电容等)的状态改变时，会形成暂态的过电压，且逐渐衰减振荡，最终会藕合到其二次回路之中，使该回路中产生很多脉冲(呈振荡和衰减)。实践表明，这些干扰脉冲的频率分布于0.1～80 MHz范围内，不仅如此，各脉冲的持续时间保持在10 μs～10 ms范围内。

1.4 电磁辐射的干扰

通过深入研究可知，这方面的干扰基本上由变电站运维工作者自身配备的对讲机、手机等电子通信设备。另外，变电站中许多电气设备的局部放电，如电晕、火花放电等现象，同样会形成这方面的干扰。

1.5 静电放电引起的干扰

当变电站发生静电放电时，会在极短时间内形成一个非常强的电弧，由此会形成一个短暂的放电电流与很强的电磁场，并会影响到二次回路的元器件，使它们被损坏，最终引发二次回路故障。

2 变电站干扰源的藕合方式

2.1 电容藕合

电容耦合也叫静电藕合。变电站一次设备的强电由静电藕合至二次回路的干扰电压，它是通过藕合电容藕合至二次回路的。

2.2 磁场藕合

即指在一、二次回路之间，二次回路的强弱电之间及交直流之间的互感所形成的干扰电压。

2.3 公共阻抗藕合

变电站的接地网有阻抗，因此，当其故障电流经过接地网时将产生压降，导致其中各地的地电位有所不同。如果同个回路里面存在若干个接地点，那么由于受到上述电位差的影响，电缆芯线与屏蔽层将会产生电流，并会形成干扰电压。

2.4 电磁辐射

即指干扰源以高频电磁波的形式传输到二次回路所引起的干扰。按照二次回路接地方式进行分类，主要包括以下两种类型：共模、差模干扰。

3 变电站微机保护的抗干扰措施

3.1 接地措施

按照具体的实践结果，变电站接地质量扮演着非常关键的角色，其质量优劣决定着其抗干扰性能。良好的接地可以有效抑制微机保护内部的藕合干扰，防止受到外界电磁干扰的负面作用，明显改善微机保护的性能。现实中通过以下的措施来处理：在装置中配备屏蔽层(接地处理)，利用接地线把它和装置的壳体连在一起，同时通过接地线(具有相对较低的阻抗值)把其壳体和主接地网连在一起。需注意的是，该装置中接地电阻必须满足相关条件，一般其阻值应当处于10 Ω以下。

在该装置内部，高频电路(频率处于10 MHz以上)要采取多点接地的模式；而低频电路(频率处于1 MHz以下)需要选择一点接地的方式；而对于频率保持在1～10 MHz范围内的电路，如果选择第二种模式，则其接地线应当满足如下条件：≤1/20波长。为切实确保数模转换质量，保证其精度相对较高，务必要使其中的数字地和模拟地两者间采用单点相连的方式，同时还应当确保连接线长度尽量短一些。如果条件允许，上述两者之间的针脚最好是要直连。此外，为防止共模干扰的影响，装置中包含的所有零电位一定要进行相应的悬浮处理，禁止把它们和壳体连在一起，并且应当最大限度地提高零电位和壳体间的绝缘性能，且需要减少分布电容。

3.2 滤波措施

滤波器的选频特性作用重大，可有效避免传导藕合引起的干扰。比如，在将滤波器安装在交流输人通道前端，可以有效抑制中波段的高频干扰，并且还能够抑制电源波形的失真干扰。通过这种方式能够滤除直流信号中的高频和低频干扰，更好地防止整个系统受到高、低频干扰的影响，还能够更好地抑制触电抖动与过电压等原因引起的干扰。不仅如此，合理提高电路的门槛电压，也能将其中的部分低频干扰滤除。

3.3 破坏干扰的藕合途径措施

实践中主要通过以下几种方式来进行：

1)光电隔离。若隔断两个电路之间的电气联系，那么就可以切断两者的干扰通道。在传递信息资料的过程中，将光耦合技术引入到微机保护装置内部，可以实现各种电平转换，而且能有效地屏蔽某些干扰的影响。就算是对许多无须进行电平转换的信息，同样尽量通过该技术来传输。

2)屏蔽。该装置的机柜一般是铁质的，可以有效屏蔽各种干扰，避免机柜受到外界电磁干扰的影响。另一方面，为防止外界干扰经由二次接线端子到达其内部，必须使接线端子与微机保护系统之间不存在直接的电气联系。此外，还应当满足以下条件：确保二次回路的二次电缆的两端可靠接地。

3.4 软件抗干扰措施

1)数据采集误差的处理。主要是采用相应的数字滤波技术，通过合适的软件，来加工处理微机保护装置的采样信号，进行平滑处理，将其中的振荡与毛刺消除，以此降低干扰所占的比例。

2)控制失灵的处理。为有效防止干扰对动作信号输入与开关量写入的干扰，需要设置控制失灵软件的措施。

3)数据出错的处理。采用相应的数据冗余方法，在不同位置备份RAM中的信息，在使用过程中，把它和备份数据加以比较，如果两者一致，则暗示数据是完好的。反之，则暗示着数据已经被破坏，这样就需要用备份信息来将其取代。

4)程序跑飞的处理。主要是利用指令冗余、软件狗等措施来避免这种问题。

3.5 其他抗干扰措施

1)交直流回路需采用不同的电缆，以此防止两回路间的干扰。强弱电不使用同一根电缆微机保护屏内部的各种连线进行绑扎时，应当区分强、弱电回路，防止强电对弱电回路产生一定的干扰。

2)对于变电站内的控制电缆，其敷设过程中尽可能地与高频暂态电流的入地点保持相对较远的距离，这样能够尽量防止强干扰源的不良影响。要通过发射状敷设的形式来施工控制电缆，注意不要自成环网或者和高压输电线平行。在电缆沟中需要把它安装在第2、3层电缆架，必须与电力电缆尽量保持相对较远的距离，这样可以有效防止当出现不对称短路故障时电力电缆的干扰。

3)对于继电器等感性元器件，应采用许多续流措施，以此避免切断感性电流时形成的干扰电压。

4)对于有可能引入雷电波的回路上，最好采取加装避雷器等装置的措施。

4 结语

现实中针对各种类型的干扰源，具有不同的干扰理、藕合途径，需要选择合理的方法来应对。而在变电站工作中，二次回路与微机保护装置比较复杂。因此，要充分结合现实情况，进一步认真总结各类干扰情况，采取应对措施，以不断提高抗干扰质量和效率。