1、继电保护装置抗干扰措施探讨摘要：本文结合工作经验，针对保护装置实际运行存在的电磁干扰问题进行分析，提出一些相应的抑制措施。 关键词：继电保护装置电磁干扰抑制措施 中图分类号：TM774 文献标识码： A 文章编号： 一、概述 随着微机自动化、通信及变电设备制造等技术的发展，国内许多常规的继电保护自动装置和监控设备不断更新换代，电力系统自动化水平得到逐步提高，变电站控制也正朝着数字化、集控化乃至无人值守方向发展。数字化时代的全面到来，对继电保护提出了新的要求，也就对继电保护装置的电磁兼容(EMC)和防护等级(IP)提出了更高的要求。 然而，当电磁型继电保护用微机型代替时，以及用微机对变电站进行综
2、合自动化控制时，来自多方面的干扰将不可避免地通过微机控制系统的开关量和模拟量的输入通道或其它途径进入微机内部，一旦这些干扰对该系统产生作用，轻则造成数据传送错误，重则造成保护误动、拒动，造成电力系统供电事故，严重威胁电网的安全运行。此外，当有大的电气设备漏电或接地不良时，该微机控制系统的输入通道中将直接串入很高的共模或差模电压，若处理不当，这将会引起输入信号的失真甚至淹没。因此，为保证电力系统安全供电，就必须特别重视电气二次回路抗干扰措施，将硬件、软件以及施工改造方案等方面配合起来，提高微机控制系统的抗干扰能力，从而使它们能够长期健康的为电网安全稳定运行服务。 二、电磁干扰的种类及传播途径 一
3、般情况下，由于系统内发生接地故障、倒闸操作或者雷击等原因都将产生较强的电磁干扰。干扰电压主要是通过交流电压、电流回路，信号及控制回路的电缆进入保护二次设备，使装置的“读程序”或者“写程序”出错，导致 CPU 执行非预定的指令，或者使微机保护进入死循环。常见的干扰有以下几种： 1、辐射 高频感应加热设备、高频焊接等工业设备以及电视发射台、雷达等大功率电子设备都可以通过电磁波辐射，干扰附近的精密仪器及仪表；架空输电线辐射出电磁场也会通过供电线路侵入电子设备，造成干扰信号。 2、感应 同一电缆内的感应，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，并在终端联接设备上以共
4、模干扰与差模干扰的形式出现。此外，不同能量等级的强电与弱电回路共用同一电缆时，当强电回路的电能突变，也会对弱电回路感应出不能接受的干扰，因而，应当尽量避免这种做法。 3、耦合 在开关场，电磁干扰主要经电感耦合、电容耦合及传导耦合等途径引入二次设备。 三、电磁干扰对继电保护装置的影响 微机保护装置是以微机为核心的自动控制系统。其硬件组成主要包括数据采集单元、数据处理单元、开关量输入输出系统、通信接口及电源。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，将会导致误操作；数字电路受干扰作用往往造成数据或地址传送错误，从
5、而导致微机运行故障或功能障碍。干扰对微机保护装置的影响主要表现在以下几个方面： 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结果、控制标志字都存放在随机存贮器 RAM 中。在强电磁干扰信号作用下，有可能使存放在 RAM 中的数据发生变化。这样，在进行读或写数据时，数据总线和地址总线可能在干扰的作用下，发生读写错误数据，或将数据传送到错误的地址上，造成计算错误或逻辑紊乱，引起装置误动或拒动。 2、程序运行出轨 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，将可能出现微处理器无法识别的机器码，致使微处理器无法工作。此外，如果干扰信号改变了控制程序流向的标志字时，也将
6、改变运行程序的执行顺序，使微机的运行程序出轨，出现死机等问题。 3、元件损坏 在微机保护装置中的一些半导体芯片，在强电磁干扰作用下，可能受到损坏，使装置无法工作。 四、电磁干扰的抑制措施 1、对微机保护硬件采取相应的抗干扰措施 目前生产厂家在产品的研制过程中采取了各种优异的抗干扰措施，比如采用 VFC 数据采集系统，使模拟系统和数字系统在电气上完全隔离，大大增强了装置硬件的抗干扰能力。以 WXB-11 型微机保护为例，装置硬件采取的抗干扰措施有： （1）CPU 插件的总线不出芯片。 （2）模拟量的输入通道加光耦。 （3）所有的开入、开出加光隔。 （4）引入装置的电源加滤波措施。 （5）增加对
7、RAM、EPROM 的自检功能 （6）装置背板的走线采用抗干扰措施。 2、保护二次回路电缆的抗干扰措施 （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。如果微机继电保护装置集中在主控制室，为了实现可靠通信，必须将联网的中央计算机和各套微机保护，以及其他基于微机的控制装置，都置于同一等电位平台上。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地网之间无电位差，保证联网通信的可靠运行。 各微机设备都应有专用的、具有一定截面的接地线直
8、接接到地等电位面上，设备上的各组件内外部的接地及零电位，都应由专用联线联到专用接地线上，专用接地线接到保护盘的专用接地端子，接地端子以适当截面的铜线接到专用接地网上，这样就形成了一个等电位面的地网。 构造等电位面有两种可能做法，一是将微机保护盘底部已有的接地铜排通过焊接联通，同时在尽头用专用 100 mm2 铜线联通，形成一个铜网格，这个网格与由电缆沟引来的粗铜导线联通。借该粗铜导线对控制室的接地点，形成要求的对地网的唯一一点接地。 另外一种做法，是在保护盘底部的下面构造一个专用的铜网格，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。 （2）高频同轴电缆屏蔽层两端分别接地。高频同
9、轴电缆屏蔽层在开关场和控制室两端分别接地，可以显著地降低收发信机入口的干扰电压，保护收发信机的安全运行。若高频同轴电缆只在一端接地，在隔离开关操作空母线等情况下，必然在另一端产生暂态高电压，从而可能会在收发信机端子上产生高电压，中断收发信机的正常工作。 （3）控制电缆屏蔽层在两端同时接地。当控制电缆为母线暂态电流产生的磁通所包围时，在电缆的屏蔽层中将感应出屏蔽电流，由屏蔽电流产生的磁通，将抵消母线暂态电流产生的磁通对电缆芯线的影响。假定屏蔽作用理想，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，屏蔽层形成了一个理想的法拉第笼。这也和带有二次短路线圈的理想变压器一样，铁芯中的磁
10、通将为零。 在做电缆头之前，用 1.52.5 mm2 的单股铜芯线在电缆两端的屏蔽层上紧紧缠绕 10 圈以上，并进行固定，然后再做电缆头，用热缩管封紧，将单股铜芯线的另一端可靠接地。保护屏处可接于屏底的接地小铜排上，开关机构处接于可靠的接地点上。 （4）开关场进线在继电保护盘端子处经电容接地。研究结果说明，控制电缆电磁干扰中的相当部分，来自套管式或柱式 TA 以及 TV 的高频传导耦合。这种耦合直接由母线传到控制回路，控制电缆的屏蔽对这种干扰无能为力，且这种传导耦合的效率随干扰频率的增高而增大。为此还应该在开关场进线的继电保护端子上对地接入高频滤波回路，而最为简便的是在这些端子上接入对地电容。
11、 对于由开关场引入保护装置的交流电流、电压回路，信号回路，直流控制回路等电缆全部采用屏蔽电缆，如 KVVP2-22、KYJVP、KXQ20 等型号电缆。屏蔽层应采用电阻系数小的铜、铝等材料制成，而以前普遍使用的 KVV 等型号的钢带电缆均无屏蔽作用。 3、抗干扰措施实施过程中的误区 （1）利用备用电缆芯两端同时接地来作为抗干扰措施。实践证明，由于开关场各处的地电位不相等，两端接地的备用电缆芯中仍然会有电流流过，这对于其中不对称排列的工作电缆芯会感应出电势，从而对保护造成干扰。 （2）只将屏蔽电缆屏蔽层的一端接地。这样，非接地端的屏蔽层对地和导线对地之间将出现很高的暂态电压，对保护装置造成较强的干扰。所以电缆一端的屏蔽层接地、屏蔽层中间断裂不完整等都将严重地降低屏蔽效果。 五、结束语 继电保护装置抗干扰措施是一项十分重要的工作，深入开展保护装置抗干扰措施的研究，对电网安全稳定运行有着重要的现实意义。 参考文献 1赵波，浅谈微机型继电保护装置的抗干扰措施J，安徽电力科技信息，2002，5. 2吴晓峰，杨旭雷，张浩，电力系统微机保护装置的软件抗干扰措施J，工业控制计算机，2003，1.
