浅析变电站电气自动化系统的抗干扰措施

浅析变电站电气自动化系统的抗干扰措施

胡勇程

胡勇程

中国能源建设集团广东火电工程有限公司广东广州510000

摘要：变电站电气自动化是应用性控制技术、信息处理技术和通信技术三者的综合体。它是通过电脑自动化技术来代替人工作业，具有可提高变电站运行能力的自动化系统。稳定性是变电站电气自动化系统的基本要求之一，系统的稳定性越高越有助于变电站的工作进行。本篇文章就主要分析探讨了变电站电气自动化系统的一些干扰因素，并提出抗干扰措施。

关键词：电气自动化系统；抗干扰；自动检测技术

前言

随着社会用电量的增大，变电站就随之出现了，它主要负责电流的转换，工业用电转换成居民用电，生活用电转换成工业用电等等工作。变电站电气自动化系统可以实现无人值班和配网自动化等工作，并且可以更安全、可靠的为供电部门进行传输电力。因此，变电站电气自动化系统以它独特的优势被广泛应用于电力事业当中。但是由于变电站有许多特殊的操作环境，例如：对高压电器设备进行操作、低压交直流回路电气设备的操作、电气设备周围静电场操作、电磁波辐射和输电线路产生的故障的操作等。在这些操作中，都会有大量的干扰因素在里面，一旦这些干扰因素进入电气自动化系统中，就会导致系统的不正常工作，更严重的是会损坏一些部件和元器件。因此，为了提高变电站的安全可靠性，在对变电站进行设计施工时要仔细考虑，针对不同的干扰因素采取不同的应对措施，加强设备的抗干扰能力。

1.产生干扰因素的干扰源

1.1.在变电站电气自动化系统中与电力系统有关的干扰源主要来自内部和外部干扰。干扰源即就是除去正常信号以外的信号因素，在外部干扰因素中，其表现总共有以下几类。

（1）由于较大负荷的变化引起的周期性和非周期性电压波动变化；电气设备之间引起的谐振污染；电力部门利用一些供电网络在频率电压上叠加信号时信号电压的影响；还有其他外部条件引起的干扰都是属于变电站交直流电源受到的低频率扰动因素的影响。

（2）在变电站周围会存在很多场；例如由雷电击穿、短路中所产生的脉冲磁场；无线电台以及其他电磁辐射波产生的辐射磁场；由变压器、电容器产生的交变磁场等。这些场的存在就会给电气自动化系统带来很大的干扰，对工作人员带来不小的难度。

（3）各种浪涌和高频率瞬变电压的干扰；这其中包括断开小电感负载时产生的急速瞬变干扰，衰减振荡波和阻尼振荡波产生的干扰，操作短路时产生的单项浪涌以及雷电击穿时产生的浪涌等等。

1.2.在内部干扰中，其大多是由于设备自身的结构和元器件在某些回路的布局以及生产制造工艺所产生的。同一电路板内电路之间的耦合，板间输入信号和输出信号之间的耦合，系统与电源线之间的耦合等产生内部干扰的一些因素。另外一些因素是散乱的电感器、电容器引起的不同信号之间的相互感应，在长线传输中电磁波自身的反射，电位差的干扰等。

2.干扰信号的方式

2.1干扰信号的分类分析

干扰信号可以分为差模干扰和共模干扰，其中差模干扰对系统的危害较小，而共模干扰的危害较大。

（1）差模干扰主要来源于较长的传输导线之间的互相感应和电容之间相互耦合引起的干扰，以及高低频信号通过互相感应产生的干扰。它是以串联的方式出现在在信号源回路中的干扰信号。

（2）共模干扰也称为对地干扰，它是由于回路的对地电位发生变化而引起的。可能是交流信号也可能是直流信号。

2.2干扰的耦合路径

干扰路径可分为静电耦合、互相感应耦合以及公共阻抗耦合，三种耦合路径。

互相感应耦合，顾名思义就是线路之间的相互感应产生的干扰信号，互相感应的数值越大，那么某一线路对其他线路产生的干扰就越严重。静电耦合是由于两条导线的工作回路因为耦合电容的存在给对方产生的干扰信号，电容数值越大，那么干扰就越严重。公共阻抗耦合产生的原因是指当两个电路电流经过一个公共阻抗时，将会在两个电路中都出现公共阻抗耦合。

3.干扰产生的影响

电磁干扰有着频率高、幅度大、前沿陡峭以及可以顺利通过静电耦合互相感应耦合侵袭到电气自动化系统中，对系统产生影响的特点。它会产生以下的结果：

（1）造成监控主机、后台管理机器和计算机保护系统不能进行正常的工作，这是影响了电源回路这一方面。

（2）电源断路器、隔离开关辅助触点抖动会造成对分合位置的判断出现错误，那么分合位置的控制闸出口回路受到外界电压的干扰导致错误动作，这是影响了开关输入输出通道这一方面。

（3）对中央处理系统CPU和数字电路的影响，这会造成电路的运算或者逻辑出现错误的情况，会导致运行程序偏离轨道甚至会损坏芯片。

4.抗干扰措施

变电站电气自动化系统存在干扰因素对系统的正常运行影响是非常严重的，如果相关部门不采取有效的抗干扰措施，那么就会造成严重的后果。从实际情况出发，我们应该考虑以下几个方面：一是完全消除或者从根本上抑制干扰源；二是在设计电气自动化系统设备时，要选取比较优质的计算机芯片和其他的半导体元件，较合理的设计所需的线路布局和制造工艺，对其他耦合路径进行较为彻底的切断，尽量减少乃至不发生干扰对系统造成的危害；三是因为干扰信号是比较随机的，如果发生干扰源在电气自动化系统的内部出现，那么就急需使用自动检测技术检测出干扰因素产生的后果，然后采取措施把损失降到最低。

4.1抑制住干扰源产生的影响

干扰源是变电站电气自动化系统外部产生的，是很难消除的，但是通过导线它们往往可以进入自动化系统中，对系统造成损害，对此种情况工作者可以采取抑制干扰源的产生，从而达到消除影响的目的。

首先，由于电源线传输的电磁干扰是通过传导和磁场这两种形式对敏感回路造成耦合的，通过引入装置内部的电源线产生的电磁辐射造成干扰。所以我们一般在计算机保护装置的机箱电源线的入口处安装一些电源滤波器，依靠过滤作用把外界的辐射隔离在机箱之外，继而达到对干扰源的抗干扰。

其次，我们可以通过屏蔽措施，将外界的电压差和互相感应差屏蔽掉。这是因为电气自动化系统的机箱机柜是铁质材料，机柜电源电压输入端上连接一个耐高压的小电容。可以对外部高频率的电压进行干扰。

4.2把干扰路径进行阻断

干扰源要想对系统造成干扰就需要通过各种途径进入到自动化系统中，因此我们可以在干扰源进入系统的过程中将其阻断，这就比较有效的解决了干扰问题。

自动化系统开关量的输入主要是断路器、隔离开关辅助触点以及变压器的分接头位置，对开关量进行有效的隔离，就会控制住断路器、隔离开关辅助触点以及变压器分接头位置干扰源的侵袭，从而就有效避免了系统不被干扰。

首先，在变电站，强电信号回路容易造成磁场自己发射，弱电信号回路而是容易受到周围磁场对其进行的干扰，这种情况通常采用电磁屏蔽减少干扰。采用高效率导磁材料制作成屏蔽体系，只要在设计时增大电磁回路的面积，把长度减小，就可以减少电磁阻力，继而减少干扰。

其次，在很多电场很强的场合，应当采用体质做成的机箱，并且在机箱里加装一些铜网作为屏蔽外部信号的材料。

4.3在计算机电源上进行抗干扰

电源线是电源于电器之间的连接体，如果干扰源通过电源线对计算机进行干扰，那么不仅会造成系统的损害，甚至会造成计算机死机，这直接会导致整个变电站处于瘫痪状态。应对这种情况，现在普遍采用逆变电源，由蓄电池之中的220V直接逆变成高频率电压，后经过隔离再变换成220V电压供计算机使用。这样就可以防止干扰源对计算机的电源进行干扰。

以上这些都是针对干扰源采取的一些抗干扰措施，这在实际电力工程中是有很大的作用的。

结束语

由于电力系统本事就很复杂，加之干扰源的存在，就使得电气自动化系统更加的错综复杂，这些都对电力工作者是很大考验，不仅需要将电力系统维持好，还需要对干扰源进行有效的应对措施，以保证变电站电力系统的正常运行。

参考文献：

[1]黄益庄，变电站综合自动化技术[J]；中国电力出版社，2011（01）65-67

[2]张宁辉，电力系统微型计算机继电保护[J]；中国电力出版社，2010（14）89-90

[3]丁书文，黄训诚，胡起宙，变电站综合自动化原理及应用[J]；中国电力出版社，2010（7）45-47