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如何解決繼電保護(hù)裝置抗干擾問題
在繼電保護(hù)裝置中廣泛應(yīng)用微電子器件，但其承受干擾的水平極低,、且大多為電磁敏感設(shè)備,，因而很容易受到干擾的影響和危害，可能會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)等各種異?，F(xiàn)象的出現(xiàn),，從而嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行,。高壓變電所一次回路強(qiáng)電磁干擾和二次回路本身的電磁干擾,，通過感應(yīng)、耦合和輻射等途徑,，引入到半導(dǎo)體型電子元器件上,。當(dāng)干擾水平超過了裝置邏輯元件和邏輯回路允許的干擾水平時(shí)，將引起裝置邏輯回路的不正常工作,，甚至直接造成這些元器件的損壞,。
1電磁干擾的來源和途徑
電力系統(tǒng)的電磁干擾源有外部干擾和內(nèi)部干擾兩個(gè)方面：外部干擾是指那些與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，而是由使用條件和外部環(huán)境因素所決定的干擾,，主要有其它物體和設(shè)備輻射的電磁波產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)或強(qiáng)磁場(chǎng),，如雷擊、隔離開關(guān)操作,、中壓開關(guān)柜操作,、直流電源的中斷與恢復(fù)、步話機(jī)輻射及來自電源的工頻干擾等等,。內(nèi)部干擾是指由系統(tǒng)結(jié)構(gòu),、元件布局和生產(chǎn)工藝等所決定的干擾，主要有雜散電感和電容的結(jié)合,，引起的不同信號(hào)感應(yīng),，長(zhǎng)線（對(duì)高頻信號(hào)而言）傳輸造成電磁波的反射，多點(diǎn)接地造成的電位差干擾,，寄生振蕩和尖峰信號(hào)引起的干擾等等,。但是，不論是外部干擾還是內(nèi)部干擾,，都具有相同的物理特性,，故而其消除和抑制的措施基本是相同的,。
在高壓變電所內(nèi)，有多種渠道將電磁干擾源和受干擾的二次回路和二次設(shè)備聯(lián)接起來,，這些耦合渠道包括：輻射,、感應(yīng)和耦合,。而被干擾設(shè)備接收的電磁干擾水平,，往往源于幾種耦合方式產(chǎn)生的綜合效應(yīng)。
輻射：高頻感應(yīng)加熱設(shè)備,、高頻焊接等工業(yè)設(shè)備以及電視發(fā)射臺(tái),、雷達(dá)等大功率電子設(shè)備都可以通過電磁波輻射，干擾附近的精密儀器及儀表,；架空輸電線輻射出電磁場(chǎng)也會(huì)通過供電線路侵入電子設(shè)備,，造成干擾信號(hào)。
感應(yīng)：同一電纜內(nèi)的感應(yīng),，當(dāng)同一電纜中某一芯線通過很強(qiáng)的干擾電流時(shí),，將在其他芯線感應(yīng)出很高的干擾電壓，并在終端聯(lián)接設(shè)備上以共模干擾與差模干擾的形式出現(xiàn),。此外,，不同能量等級(jí)的強(qiáng)電與弱電回路共用同一電纜時(shí)，當(dāng)強(qiáng)電回路的電能突變,，也會(huì)對(duì)弱電回路感應(yīng)出不能接受的干擾,，因而，應(yīng)當(dāng)盡量避免這種做法,。
耦合：在開關(guān)場(chǎng),，電磁干擾主要經(jīng)電感耦合、電容耦合及傳導(dǎo)耦合等途徑引入二次設(shè)備,。
電感耦合：電感耦合有兩個(gè)渠道,。
（1）當(dāng)隔離開關(guān)操作產(chǎn)生的高頻電流或雷電電流通過高壓母線時(shí)，在高壓母線周圍產(chǎn)生了磁場(chǎng),其中的一部分磁通H2將二次電纜包圍,，因此在二次回路中感應(yīng)出對(duì)地的共模干擾電壓傳到繼電保護(hù)裝置等二次設(shè)備的端子上,。如果二次回路來回的兩根芯線在同一根電纜中時(shí)，由于相互間間隙極小,，中間通過的磁通很小,，因而感應(yīng)產(chǎn)生的差模干擾電壓不大。但如果二次回路的走線不合理,，例如同一個(gè)回路中的一根導(dǎo)線利用了一根電纜中的一芯,，而其回程導(dǎo)線卻利用了另一根電纜的一芯時(shí)（例如為了節(jié)省纜芯或別的什么原因），由于這兩根芯線間的距離很大,，在它們之間將包圍很大的磁通,，從而會(huì)在同一回路的兩根導(dǎo)線間產(chǎn)生很大的差模干擾電壓，這種設(shè)計(jì)或施工中的失誤，必須避免,。
（2）通過高壓母線的高頻電流,，容易通過接在母線上的集中電容注入地網(wǎng)，電容式電壓互感器（CTV）,、高頻通道的高壓耦合電容器就是這樣的高頻電流入地通道,。2電磁干擾對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響
近年來，微機(jī)型繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的運(yùn)用,。和常規(guī)保護(hù)相比,，微機(jī)保護(hù)具有*原理及結(jié)構(gòu)，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單,，運(yùn)行維護(hù)方便,，保護(hù)動(dòng)作迅速、靈敏可靠,，能自動(dòng)記錄故障信息等顯著的優(yōu)點(diǎn),。但是在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過程中，如果運(yùn)行環(huán)境差,，抗干擾措施落實(shí)不當(dāng),，則很容易受到外界環(huán)境的干擾，造成保護(hù)不正常,，甚至發(fā)生保護(hù)誤動(dòng)作,，嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
微機(jī)保護(hù)裝置是以微機(jī)為核心的自動(dòng)控制系統(tǒng),。其硬件組成主要包括數(shù)據(jù)采集單元,、數(shù)據(jù)處理單元、開關(guān)量輸入輸出系統(tǒng),、通信接口及電源,。在干擾信號(hào)產(chǎn)生后，干擾對(duì)模擬電路和對(duì)數(shù)字部件所造成的后果是不同的,。模擬電路在干擾作用下往往使開關(guān)電路誤翻轉(zhuǎn)．在沒有完善閉鎖措施時(shí),，將會(huì)導(dǎo)致誤操作；數(shù)字電路受干擾作用往往造成數(shù)據(jù)或地址傳送錯(cuò)誤,，從而導(dǎo)致微機(jī)運(yùn)行故障或功能障礙,。也能引起保護(hù)的不正確動(dòng)作。干擾對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面,。
2.1計(jì)算或邏輯錯(cuò)誤
微機(jī)保護(hù)裝置的輸入輸出數(shù)據(jù),、微處理器計(jì)算的中間結(jié)果、控制標(biāo)志字都存放在隨機(jī)存貯器RAM中,。在強(qiáng)電磁干擾信號(hào)作用下,，有可能使存放在RAM中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化,。這樣，在進(jìn)行讀或?qū)憯?shù)據(jù)時(shí),，數(shù)據(jù)總線和地址總線可能在干擾的作用下,，發(fā)生讀寫錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)傳送到錯(cuò)誤的地址上,，造成計(jì)算錯(cuò)誤或邏輯紊亂,，引起裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)。
2.2程序運(yùn)行出軌
所謂程序只是微處理器可識(shí)別的機(jī)器碼,，在干擾信號(hào)的作用下,，將可能出現(xiàn)微處理器無(wú)法識(shí)別的機(jī)器碼,，致使微處理器無(wú)法工作,。此外，如果干擾信號(hào)改變了控制程序流向的標(biāo)志字時(shí),，也將改變運(yùn)行程序的執(zhí)行順序,，使微機(jī)的運(yùn)行程序出軌，出現(xiàn)死機(jī)等問題,。
2.3元件損壞
在微機(jī)保護(hù)裝置中的一些半導(dǎo)體芯片,，在強(qiáng)電磁干擾作用下，可能受到損壞,，使裝置無(wú)法工作,。
3電磁干擾的抑制措施
3.1構(gòu)造繼電保護(hù)裝置等電位面
基于微機(jī)的繼電保護(hù)裝置的重要特點(diǎn)：一是具有自檢能力；二是具有通信功能,。如果微機(jī)繼電保護(hù)裝置集中在主控制室,，為了實(shí)現(xiàn)可靠通信，必須將聯(lián)網(wǎng)的中央計(jì)算機(jī)和各套微機(jī)保護(hù),，以及其他基于微機(jī)的控制裝置,，都置于同一等電位平臺(tái)上。這個(gè)等電位面應(yīng)該與控制室地網(wǎng),，只有一點(diǎn)的聯(lián)系,，這樣的等電位面的電位可以隨地網(wǎng)的電位變化而浮動(dòng)，同時(shí)也避免控制室地網(wǎng)的地電位差竄入等電位面,，從而保持聯(lián)網(wǎng)微機(jī)設(shè)備的地網(wǎng)之間無(wú)電位差,，保證聯(lián)網(wǎng)通信的可靠運(yùn)行。
各微機(jī)設(shè)備都應(yīng)有的,、具有一定截面的接地線直接接到地等電位面上,，設(shè)備上的各組件內(nèi)外部的接地及零電位，都應(yīng)由聯(lián)線聯(lián)到接地線上,，接地線接到保護(hù)盤的接地端子,，接地端子以適當(dāng)截面的銅線接到接地網(wǎng)上,，這樣就形成了一個(gè)等電位面的地網(wǎng)。
構(gòu)造等電位面有兩種可能做法,，一是將微機(jī)保護(hù)盤底部已有的接地銅排通過焊接聯(lián)通,，同時(shí)在盡頭用100mm2銅線聯(lián)通，形成一個(gè)銅網(wǎng)格,，這個(gè)網(wǎng)格與由電纜溝引來的粗銅導(dǎo)線聯(lián)通,。借該粗銅導(dǎo)線對(duì)控制室的接地點(diǎn)，形成要求的對(duì)地網(wǎng)的wei一一點(diǎn)接地,。
另外一種做法,，是在保護(hù)盤底部的下面構(gòu)造一個(gè)的銅網(wǎng)格，各保護(hù)盤的接線端子,，經(jīng)一定截面銅線聯(lián)到此一銅網(wǎng)格來實(shí)現(xiàn),。
3.2高頻同軸電纜屏蔽層兩端分別接地
高頻同軸電纜屏蔽層在開關(guān)場(chǎng)和控制室兩端分別接地，可以顯著地降低收發(fā)信機(jī)入口的干擾電壓,，保護(hù)收發(fā)信機(jī)的安全運(yùn)行,。若高頻同軸電纜只在一端接地，在隔離開關(guān)操作空母線等情況下,，必然在另一端產(chǎn)生暫態(tài)高電壓,，從而可能會(huì)在收發(fā)信機(jī)端子上產(chǎn)生高電壓，中斷收發(fā)信機(jī)的正常工作,。
3.3控制電纜屏蔽層在兩端同時(shí)接地
當(dāng)控制電纜為母線暫態(tài)電流產(chǎn)生的磁通所包圍時(shí),，在電纜的屏蔽層中將感應(yīng)出屏蔽電流，由屏蔽電流產(chǎn)生的磁通,，將抵消母線暫態(tài)電流產(chǎn)生的磁通對(duì)電纜芯線的影響,。假定屏蔽作用理想，兩者共同作用的結(jié)果,，將使被屏蔽層*包圍的電纜芯線中的磁通為零,，屏蔽層形成了一個(gè)理想的法拉第籠。這也和帶有二次短路線圈的理想變壓器一樣,，鐵芯中的磁通將為零,。
當(dāng)雷電經(jīng)避雷器注入地網(wǎng)，使變電所地網(wǎng)中的沖擊電流增大時(shí),，將產(chǎn)生暫態(tài)的電位波動(dòng),，同時(shí)地網(wǎng)的視在接地電阻也將暫時(shí)升高，與正常交流電阻相比,，地電阻常常增大10倍以上,。
當(dāng)?shù)蛪嚎刂齐娎|在上述地電位升高的附近敷設(shè)時(shí)，電纜電位將隨地電位的波動(dòng)而受干擾,。因此,，接地浪涌電流引起的地電位升高,，將可能對(duì)低壓控制回路的絕緣配合帶來嚴(yán)重影響。
繼電保護(hù)裝置抗干擾措施是一項(xiàng)十分重要的工作,，深入開展保護(hù)裝置抗干擾措施的研究,，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。針對(duì)保護(hù)裝置實(shí)際運(yùn)行存在的電磁干擾問題,，提出了相應(yīng)的抑制措施,，實(shí)踐證明能有效提高變電所繼電保護(hù)裝置等二次設(shè)備的可靠性。