变电站微机保护及远动装置电磁干扰分析及对策
摘要:随着电力系统的不断发展,提高电子元件自身的抗电磁干扰能力,具有十分重要的意义。所以要求不断研究科学的抗电磁干扰方法及新型的抗电磁干扰材料。
Abstract: With the continuous development of power systems,increasing the resistance to electromagnetic interference for electronic components is of great significance. Therefore,it is necessary to study methods of anti-electromagnetic interference and electromagnetic interference resistant new materials.
关键词:电磁干扰;分析;对策
Key words: electromagnetic interference;analysis;strategy
中图分类号:TM77 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)12-0225-01
1变电站电磁干扰源、传播途径及模式
1.1 电磁干扰的来源目前,电力系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两个方面:外部干扰包括了高压开关操作、雷电、短路故障、电晕放电、高电压大电流的电缆和设备向周围辐射电磁波、高频载波、对讲机等辐射干扰源,及附近电台、通信等产生的电磁干扰、静电放电等。内部干扰是由自动化系统的结构、元件布置和生产工艺等决定的。
1.2 电磁干扰的传播途径电磁干扰按传输途径可分为两大类:传导干扰、辐射干扰和电磁感应耦合干扰。传导干扰是通过干扰源和被干扰设备之间的公共阻抗进行传播的,辐射干扰是通过电磁波进行传播的。而感应耦合干扰是指电磁骚扰能量通过与其相邻的导体产生感应耦合,在临近得到体内感应出骚扰电流或电压。
1.3 电磁干扰的信号模式电磁干扰信号按其出现的方式,可分成两种模式:差模干扰和共模干扰。以串联的方式出现在信号源回路之中的干扰信号称为差模干扰,主要是由长线路传输的互感耦合所致。
2变电站常见电磁干扰源的影响
2.1 一次系统模拟量的强电干扰微机保护装置以及其它自动化装置所采集的模拟量,大多数来自一次系统的电压互感器和电流互感器,它们均处于强电回路中,如果一次系统发生较大容量的短路(如母线短路),将使CT二次严重饱和,产生大量的高次谐波,若这些谐波分量直接输入到保护系统,将会使保护装置采样值受到严重干扰,使保护误判,造成保护误动或拒动。特别是发生接地短路时,故障电流注入变电站接地网,位于地网不同的两点间将呈现地电位差,最大值可达每千安故障电流10V。
2.2 开关量的输入与输出变电站综合自动化系统开关量的输入,主要是断路器、隔离开关的辅助触点等开关量的输出,大多数也是对断路器、隔离开关的控制。
2.3 雷电过电压的干扰和破坏雷电直击或者感应于地面、变电站建筑物时,强大的瞬间电压会产生极强的电磁脉冲,其感应会通过电源、地网、一次设备的二次线回路串入信号回路,或者直接作用于通讯回路,烧损测控保护设备。
还有一种情况,就是感应雷电波通过调度远动系统的RTU设备和信号采集的二次电缆或通信网线入侵,以很高的电压直接加到远动系统的信号和传送端上,造成接收和发送端模块烧坏。
2.4 二次布线不合理造成的干扰强、弱信号共用一根电缆,致使强电信号交变的感应到弱电缆芯中,从而使综自系统产生错误信息,或误报信息。
另外若微机保护或自动化装置中布线不合理,由于分布电容的不均,共模干扰横容易进入弱电系统,共模干扰浪涌频率高、前沿陡,即使微弱的耦合都有可能使微机系统出错。另外若交直流线路没有采取正确的抗干扰措施,也将会造成今后运行中产生莫名奇妙的异常而无从查找原因。
2.5 一次开关设备操作过程产生的干扰一次设备在操作过程中往往会产生控制母线的电压波动,或产生大电流,并伴有宽频干扰波。如果微机系统电源抗浪涌能力差,也将会使微机系统内部开关元件烧毁,或逻辑元件动作混乱,造成保护错误动作。
3变电站典型抗干扰的对策分析
3.1 针对微机保护输入输出系统所采取的对策①模拟量输入系统的抗干扰措施。②开关量输入输出系统的抗干扰措施。
3.2 对微机电源的抗干扰措施对于微机电源的抗干扰,实践中,采取如下措施都是很有效的:①在电源的输入侧安装电源滤波器,可以滤去交流电源输入的高频干扰和高次谐波。②在电源的输入侧安装隔离变压器,有隔离变压器的输出端直接向微机供电;③通过UPS电源向微机系统供电,可有效地抑制电网低频状态下的干扰。
3.3 对雷电强干扰的对策分析①远动通讯,信号和弱电部分全部使用屏蔽电缆并且屏蔽层两端可靠接地;②在保护和载波、远动电源处加装抗干扰模块、浪涌滤波器、金属氧化物低压防雷装置;③将原来的不带防雷功能的后备式UPS换成带防雷功能的智能在线式UPS。④在远动通道尤其是微波通道,在通道入口处特别要加装专用通道避雷器;⑤对于较长通信网线,有条件在改造中可更换为光纤通信,即在间隔层装设光交换机、光纤设备终端,在从此通过光纤接入主控室,尽量阻断雷电感应的通路,减少雷电波的入侵。对于尚未改造的系统,网线两端屏蔽一定要可靠接地,并与装置在同一点接地。
3.4 二次回路抗干扰措施①二次布线是要充分考虑抗干扰要求,认真执行反措要求,强、弱信号不能共用一根电缆,交直流回路不能共用一根电缆。采用静态保护时,应采用屏蔽电缆,屏蔽层两端接地。保护电缆不得与电力电缆同层敷设,并尽可能远离高频暂态电流的流入点,如避雷器或避雷针的接地点。②二次控制及信号电缆敷设方向应尽量垂直于高压母线,为的是尽量减小强弱电的电磁耦合,通信网线敷设应尽量避开强电交流电缆,如可能应放入金属护套内,即屏蔽干扰,又避免机械损伤。③对于综合自动化系统,间隔层组网形式对抗干扰也有一定影响,若采用LonWorks组网形式,不仅节点数可满足中型变电站的需要,同时由于LonWorks网为无源网络,脉冲变压器隔离,具有强抗电磁干扰能力。因此LonWorks是不错的选择。④低电平信息回路与电力回路,不采用公共的回程导线。⑤由远方开入接点接入微机保护的长电缆经大功率继电器隔离之后转接接入微机保护装置。
4小结
变电站二次系统的抗干扰是一个涉及到装置开发、工程设计、调试安装、运行管理等多方面的系统工作,需要多方面的协调,这就需要我们在实践中不断总结经验,找到其规律性,同时要认真观察、仔细研究,从传统问题中探索新思路,根据实际情况解决实际问题,保证电网安全、经济、高质量地运行。