火电厂继电保护系统装置应用中的防干扰技术分析

郭中建

摘要：继电保护对于火电厂而言至关重要，究其原因，主要是火电厂在生产过程中可能会面临着外部环境的威胁，一旦在外界因素的影响下出现故障，就会对电力系统稳定运行造成不利影响。本文以火电厂继电保护系统装置应用中的防干扰技术分析为题，首先阐述继电保护造干扰的类型、传播方式和作用形式，最后分析防干扰技术，希望为相关行业提供借鉴。

关键词：火电厂;继电保护装置;防干扰技术

引言：继电保护装置是火电厂的重要设备，主要由三个装置组成，分别是测量回路、逻辑回路和执行机构。测量回路的组成部分为各种传感器，具有采样功能，在采集电流和电压信号样本后，通过与设定值对比的方式，对电力系统运行状态进行判断，如果发现异常会启动执行机构，执行保护动作，控制故障的影响。由于整个系统在工作过程中主要由电力驱动，电磁会成为影响继电保护装置应用效果的重要因素，因此，采用有效的防干扰技术，具有十分重要的意义。

一、继电保护造成的干扰类型、传播方式和作用形式

（一）继电器保护造成的干扰类型

在继电保护应用的环境之中，往往存在非常多的电力设备，比如：继电器、电磁接触器等，其在运行阶段，会释放大量的电磁波，这些电磁波会对继电保护装置的正常运行产生干扰。此外，继电保护装置内部安装了许多电子电力开关，这些开关在带电工作时，会释放电磁波，因而对外界电力设备产生影响，严重时，甚至会导致继电保护装置做出误动作。可以将电力设备所产生的电磁噪声分为三类，第一类是电源传播噪声;第二类是辐射传播噪声;第三类是感应噪声，在这些噪声的影响下，继电保护装置容易出现误操作。继电保护造成的干扰类型有如下几种：

（1）接地故障型。变电站在出现单相或多相接地故障后，故障电流相对较大，在流经地网换流和架空地线后，会重新到达故障位置，导致故障处的电压迅速增加，容易在地网中引发高压电动势，此类干扰就是所谓的工频干扰。

（2）断路器作为电力系统不可缺少的装置，在运行方式为线圈通断电，在电感线圈断开后，所产生的感应电流较大，与此同时，还会产生非常强的电磁波，如果缺乏保护措施，电磁波容易干扰其他装置的正常运行。此外，操作人员使用无线通讯工具，同样会产生电磁场，并干扰系统的运行[1]。

（3）火电厂发电系统的环境较为特殊，在隔离开关启动后，容易形成雷电电流，并围绕高压主线产生电磁场，这些磁场的强度非常之高，在通过二次线圈后会变为电压，最终干扰继电保护装置中的设备。

（4）雷电干扰。变电厂本身的电荷就非常强，在雷雨天气，雷击事件的发生概率较高。如果雷电击中电线，高强度的电流会进入电网，然后进入地线网，这样一来，就会在地线网中形成电位差，威胁变电设备的安全。甚至会危及操作人员的人身安全。这部分电流在通过设备后，会导致设备受损。

（二）干扰的传播方式和作用形式

干扰传播方式包括兩种，分别是辐射和传导。电磁在传导阶段，可以将电阻、电容、电感作为传播渠道。其中辐射的进行方式以电磁波传播为主，但是就实际情况而言，电磁辐射和传导往往同时存在。电磁干扰在敏感设备回路或装置端口作用可以分为两种，主要包括差模干扰和共模干扰[2]。

二、继电保护的防干扰措施

研究结果表明，干扰信号和实际控制信号间的差别，主要体现在规律上，干扰信号的持续时间少于控制信号，且稳定性较低。为准确识别干扰信号，可以运用智能信号识别算法，在传感器采集信号后，依托于智能未处理芯片的功能，准确识别信号类型，如果信号属于干扰信号，不会启动执行机构，如果信号为控制信号，会正常启动执行机构，继电保护动作也会随之进行。在实际运行阶段，判别干扰信号的常用方法主要是遗传算法和模糊逻辑技术，此外，在干扰信号识别阶段应用采样定理，亦可取得良好的效果。其原理为信号在2毫秒内是否稳定，如果稳定则代表信号属于有效信号，如果不稳定则代表该信号为无效信号。

（一）应用高性能的数字控制器件

应用高性能的数字控制器件是确保继电保护装置稳定运行的有效措施，目前，常用的数字控制器件是FPGA和CPLD，由于这两类器件拥有良好的性能，因此在继电保护领域的应用极为广泛。在查阅资料后得知，数字控制器件工作模式以全数字为主，相较于传统控制器件来说，拥有更强的抗干扰能力，与此同时，还具备诸多功能，有利于继电保护装置运行性能的增强，从而实现对电力系统的全方位保护。

（二）安装干扰隔离装置和抑制器

在继电保护装置实际运行阶段，想要实现对外部干扰的控制，需要使用两种方法，第一种方法是将干扰隔离装置安装到被继电保护装置之中;第二种方法是安装抑制器，通过这种装置的安装，降低外界设备在运行期间所产生的电磁干扰，两种方法共同使用，可以取得良好的应用效果。除此之外，将电涌设备接入到控制端，可以防止电磁噪声沿控制线路入侵机电保护装置，这是保障继电保护装置稳定运行的重要举措。安装隔离保护装置，可以降低电磁噪声对继电保护装置的干扰，比如：将滤波器安装到继电保护装置的控制信号线中，即可达成控制噪声干扰的目标。安装双脚屏蔽线可以起到相同的作用，由此可见，安装干扰隔离装置和抑制器是重要的防干扰措施，火电厂应予以重视[3]。

（三）提供等电位的平台

如果火电厂内继电保护装置的状态较为集中，就会构造一个等电位面，为等电位平台的生成，创造有利的条件。在平台生成后，需要将等电位面与地网某一点进行连接，在连接完成后，地网电位浮动就会对等电位面位置产生影响，通过这种防干扰技术的应用，有效规避窜入地表和地网的电位差，从而实现对干扰的有效的控制，继电保护装置的抗干扰能力也会随之增强。研究结果表明，等电位连接平台的组建方式为两种：（1）通过焊接方法，对全部保护屏铜排进行焊接，使其首尾保持连接状态;（2）依托于电缆制作铜排框架，然后使框架连接全部保护屏的接地铜排。

（四）应用在线监测系统

伴随着科学技术的不断发展，众多先进的技术被应用于工业生产领域，尤其是诊断技术和通信，更是在工业生产安全中，发挥了不可替代的作用。目前，许多企业为保障工业生产安全，将诊断技术和信息技术作为基础，研发和应用在线监测系统，以此来取代传统的人工检修方法。目前，应用在线检测系统，已经成为火电厂继电保护装置未来发展的趋势。为此，火电厂应重视在线检测系统的作用，通过引进或独立研发的方式，应用在线监测系统，并发挥系统的防干扰作用。在系统应用后，火电厂还要组织工作人员参加培训，促使其掌握在线监测原理和技术，使检测系统价值得到最大化体现。

（五）降低一次设备的接地电阻

降低一次设备的接地电阻的防干扰的有效措施，在变电站实际运行阶段，可以在不影响运行效果的基础上，适当降低一次设备的接地电阻，这里所说的一次设备主要包括电压互感器、电流互感器和避雷装置。究其原因，主要是异常电流在进入地网后会在地网上形成电位差，而缩小接地电阻，可以使电位差缩小，继电保护装置误动作的概率也随之下降，同时，还能实现对地网的安全保护，防止大电流损坏地网。

结论：综上所述，在火电厂中，继电保护装置所起到的作用极为显著，针对接地故障干扰、电位差干扰、雷电干扰，建议火电厂予以高度重视，在干扰发生后，对原因进行准确的分析，并采取有效的措施，消除和控制干扰，从而保证电力装置的安全。

参考文献：

[1]张韩春.火电厂继电保护系统装置应用中的防干扰技术分析[J].南方农机，2018，49（24）：119-120.

[2]常亮.火力发电过程中高压电动机继电保护技术研究[J].科技与创新，2017（01）：145.

[3]武建荣.火电厂人为继电保护不正确动作事故及预防措施[J].企业技术开发，2017，34（30）：96+98.