变电站自动化系统抗电磁干扰措施研究

2016-07-20汤成亮周辉焱

大科技 2016年5期

关键词：干扰信号电气设备变电站

汤成亮周辉焱

（安徽送变电工程公司安徽合肥 230022）

变电站自动化系统抗电磁干扰措施研究

汤成亮周辉焱

（安徽送变电工程公司安徽合肥 230022）

电磁干扰影响变电站综合自动化系统的正常运行，威胁变电站运行安全，提高了变电站运行维护成本，降低了电网运行的可靠性。本文重点分析了电磁干扰对变电站综合自动化系统的影响因素，提出了避免或削弱电磁干扰危害的具体措施，对于变电站设计和施工建设具有一定的指导作用。

电磁干扰；变电站；综合自动化；措施；研究

1 引言

变电站综合自动化是将变电站二次设备，包括继电保护、远动装置、自动装置、测量仪表、信号系统等，经过功能组合，利用先进的信号处理技术、计算机技术和通信网络技术等高科技，实现对变电站电气设备的监视、测量、自动控制和电气保护。综合自动化系统具有功能强大、自动化水平高、有效减少工作人员运行监视和设备操作的工作量，便于实现变电站无人值守等优点，对电网安全稳定运行起着越来越重要的作用。变电站综合自动化的可靠性是指系统内部各子系统的组成元器件在规定条件下完成规定功能的能力。如何提高变电站综合自动化系统的工作可靠性，是变电站设计和施工阶段必须予以重视的研究课题。

2 电磁干扰的危害性

由于变电站综合自动化系统为弱电系统，电压低，工作环境恶劣，并且变电站内高压电气设备多，复杂的电磁环境对综合自动化系统影响较大，容易对传输网络造成干扰，引起电气设备误动或拒动等对电网运行构成严重安全风险的事件发生。

电磁干扰信号来自于干扰源，通过电磁耦合通道作用于微型机装置内部某些敏感回路。变电站内高压电气设备的操作，如电气设备操作引起的过电压、雷电引起的浪涌电压，电气设备周围静电场、电磁波辐射和输电线路故障产生的瞬间过电流等，都会产生电磁干扰。电磁干扰的耦合方式主要有静电耦合方式、互感耦合方式和公共阻抗耦合几种型式。电磁干扰信号的存在，主要在以下几个方面对变电站综合自动化的运行造成影响[2]：

2.1 影响测量仪表的准确性

电磁干扰信号影响测量仪表的准确性，容易造成自动控制系统和运行检修人员的误判，对电网的安全运行造成威胁。如引起电度表等电能测量仪表的测量数值偏离实际值，还会对电网企业的经济效益造成影响。

2.2 影响开关电路

干扰信号能够导致开关电路翻转，使数字电路中传输错误数据，造成系统紊乱、逻辑错误或数据丢失，严重时引起电气设备误动、拒动等现象发生，威胁电网运行安全[1]，电磁干扰信号容易造成电子设备性能降低、元器件损坏等情况，即影响企业经济效益，也影响电网运行安全。

2.3 影响系统电源回路

变电站综合自动化系统的供电电源分为交流电源和直流电源两类，其中交流电源受电网波动的影响比直流电源要大的多。变电站监控设备、通信设备和自动化设备往往采用220V交流电源，电源点为站用变压器，因为地理位置相距较远，电源引线较长，而且在站用变压器上还有其他负荷，因此，电网的冲击和电压、频率的波动都将直接影响自动化系统的电源回路，造成计算机工作不稳定，甚至死机现象的发生。

2.4 影响模拟量输入通道

酶放大免疫分析法与二维高效液相色谱法监测万古霉素血药浓度的比较……………………… 王敏，柳航，金路，等（1·26）

电磁干扰的可能后果是从电流互感器或电压互感器的二次引线引入浪涌电压，造成采集数据错误，对采样数据的精度和计量的准确性将造成影响，甚至造成继电保护误动作或者电子元器件损坏。

2.5 影响开关量输入、输出通道

变电站一次电气设备（如断路器、隔离开关等）的辅助触点处于强电磁干扰环境中，这些辅助触点通过电缆引至开关量输入回路过程中，很可能会带有干扰信号，致使断路器或隔离开关等电气设备辅助触点抖动，造成设备误动作或分合闸位置信号错误。

2.6 影响CPU和数字电路

电磁干扰侵入自动化系统中的数字电路后，影响CPU的正常工作，其造成的后果主要有：①若地址线受干扰，会使CPU传送的地址信息出错，导致取错指令，致使控制系统发出错误指令或使系统陷入死循环。②若数据线受到干扰，容易造成CPU在传送数据时出现数据错误、逻辑紊乱等情况。③干扰信号影响计算机临时存储器中数据出错，致使系统无法正常工作。

3 抗电磁干扰的主要方法

由于电磁干扰对变电站综合自动化系统有诸多危害，因此，在变电站设计和施工过程中如何采取科学的抗干扰措施，把电磁干扰可能产生的不良影响降到最低程度是电网设计人员和施工人员在变电站建设过程中必须研究的重要课题。

实际中，解决变电站综合自动化系统抗电磁干扰的方法主要有两个：①在综合自动化系统设计阶段，优先选用优质的微机芯片和半导体元件，设计合理的线路布局和制造工艺，从计算机终端和传输途径两个方面降低或杜绝电磁干扰对自动化系统的干扰；②在施工阶段，敷设电缆时严格遵守施工规范，将强、弱信号电缆隔离，控制电缆与电力电缆严格隔离，提高变电站电源与设备的接地质量等。

4 抗电磁干扰的具体措施

落实到工程实践中，可以采取的具体抗电磁干扰措施如下：

4.1 设置隔离与屏蔽层

变电站控制系统、继电保护系统采集的模拟量来自一次系统的TA和VA，自动化系统的开关量来自一次系统中断路器和隔离开关等电气设备的辅助接点，他们均处于强电回路中，不能直接输入到综合自动化系统中，而必须在一、二次系统中设置隔离层，而且屏蔽层必须安全接地。

4.2 合理布置二次设备配线

二次回路布线时，应考虑强、弱信号电缆的隔离，避免强弱信号使用同一根电缆，并将信号电缆与电力电缆隔离。二次设备配线时，应注意避免各个回路的相互感应。

4.3 控制系统使用逆变电源

控制系统使用逆变电源，由蓄电池220V直流电源逆变成交流电源供综合控制系统使用，可以避免或削弱电源回路引人的干扰信号。

4.4 做好电源接地处理

如前所述，电磁干扰信号进入综合自动控制系统的主要途径之一就是通过电源回路耦合进入系统元器件。因此，正确处理电源的接地方式，能够有效的削弱电磁干扰的影响。实际实践表明，电源零线不与机壳相连，并减少电源线与机壳之间的分布电容，同时减少弱电回路中非电源线的部分与机壳之间的分布电容，可以完全隔断电路板上其他部分同机壳之间的耦合。

4.5 综合自动化系统采用多CPU系统

自动化系统采用多CPU可以使CPU之间独立运行，有效减小部分元器件损坏对整个系统的影响，并且可以设置上位CPU对下位CPU的巡检，在发生故障时可以方便的检测出故障位置。

4.6 试验电源采用隔离变压器

在电气试验过程中，若试验电源采用三相调压变压器作试验电源时，应采用隔离变压器，使试验电源与系统隔离，防止电源干扰。同时，试验时，还用注意相间干扰的影响。