變電站二次設備抗干擾技術(shù)

許多變電站采用綜合自動(dòng)化的方式，變電站二次設備大多是微機保護和微機型自動(dòng)裝置，它們以通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為基礎，把各種繼電保護裝置及自動(dòng)裝置與遠動(dòng)裝置和調度端連接起來(lái)，使變電站實(shí)現高質(zhì)量、高速度、高靈活性和低成本的生產(chǎn)管理。但由于變電站所處的特殊環(huán)境，使變電站內的二次設備受到各種各樣的干擾。為提高其運行的安全性和工作的可靠性，消除干擾引起的故障，在變電站設計時(shí)應全面考慮，根據干擾源采取抗干擾措施。對不可避免的干擾應采取措施消除或削弱干擾的影響。以下通過(guò)分析干擾的來(lái)源，從硬件和軟件兩方面措施探討一下提高二次設備抗干擾能力的方法。?

1干擾源的種類(lèi)

變電站的干擾源主要有以下幾種：a)交變磁場(chǎng)干擾;b)地電位差干擾;c)自然干擾;d)導線(xiàn)相互耦合干擾;e)電源系統引入的干擾。

在變電站的二次設備所受到的干擾，其干擾源也是各種各樣的，而且不斷變化，如各種通訊器材、產(chǎn)生高頻信號的儀器等。采取相應的軟硬件措施，可以消除或削弱這些干擾。?

2硬件抗干擾措施

2.1在硬件上將干擾源盡可能屏蔽掉

二次設備的外殼應屏蔽接地，裝置的活動(dòng)部分也要可靠連接，比如柜門(mén)、機箱蓋板等應與接地點(diǎn)可靠導通，保證有良好的電氣連接。對變電站的墻壁，有需要時(shí)可安裝金屬網(wǎng)，地板可裝防靜電地板。

2.2裝置的接地點(diǎn)應正確、可靠

裝置接地點(diǎn)的選擇關(guān)系到系統運行的穩定性和可靠性。在實(shí)踐中由于接地不良或方法錯誤造成設備異常運行甚至損壞的事例很多，因此接地必須慎重處理。變電站一般需要設四套獨立的接地系統：

a)電氣接地系統，用于不間斷電源(UPS)和隔離變壓器屏蔽層接地，以防止電網(wǎng)雜波竄入二次系統;

b)變電站室內屏蔽和防靜電接地系統，主要是站內屏蔽接地、防靜電系統接地和設備機箱外殼接地;

c)變電站防雷接地系統，用于防止自然的雷擊等危害;

d)控制系統專(zhuān)用接地系統，為二次設備專(zhuān)用的設施，不允許與其它任何設備相連，以免造成干擾。上述四套接地系統絕對不允許相互混用，在接地位置上要保證有一定的安全距離。

2.3對電源系統采取的抗干擾措施

為了保證二次設備可靠運行，對裝置的電源可采取以下的抗干擾措施：

a)要保證供電電壓波形穩定，可使用UPS來(lái)穩定工作電源，并盡可能使用變電站的直流電源。

b)應采用隔離變壓器，隔離共模干擾，防止電網(wǎng)噪聲干擾竄入控制系統以及強雷電壓對裝置的損壞。

c)使輸出回路盡可能短，使用的電纜芯不能過(guò)小，以減小壓降。

2.4二次回路的抗干擾措施

a)正確安裝電纜的屏蔽層，采用帶屏蔽層的控制電纜，并將屏蔽層在開(kāi)關(guān)場(chǎng)和控制室兩端同時(shí)接地，通訊電纜的屏蔽層也應正確可靠相連接地。

b)弱信號導線(xiàn)不得與強電導線(xiàn)共用一根電纜，盡可能將它們分開(kāi)排放。

c)交直流回路禁止共用同—根電纜，防止造成相互干擾，或因電纜芯絕緣下降造成短路，使交流電壓傳入直流回路，燒壞設備的電源模塊或輸入部件等。

d)規范控制電纜的敷設，變電站設計時(shí)應考慮好電纜溝的走向，避免與電力電纜距離過(guò)近，盡可能遠離變壓器中性點(diǎn)及避雷針、避雷器等，并盡量不要與高壓線(xiàn)平行。

e)為二次設備和二次電纜敷設專(zhuān)用接地銅排，構造等電位面，消除地電位差干擾。

f)電流互感器、電壓互感器的二次回路應保證一點(diǎn)接地。

g) 電壓互感器二次回路和三次回路應相互獨立。對于電壓互感器，過(guò)去傳統的接線(xiàn)是電壓互感器(V)二次回路和三次回路的中性線(xiàn)公用一根電纜芯接到N600小母線(xiàn)上，對于常規保護而言也未發(fā)現不足之處，且一直在系統內應用。隨著(zhù)微機保護的廣泛使用，其應用自產(chǎn)開(kāi)口三角電壓(3U0)來(lái)實(shí)現接地方向保護的特點(diǎn)使V 公用中性線(xiàn)可能造成零序方向保護誤動(dòng)的危害也暴露出來(lái)。由于二次和三次回路中性線(xiàn)共用一根電纜，使得微機保護自產(chǎn)3U0受到了三次回路3U0的影響，其影響主要由三次回路的負載電阻及共用電纜芯的電阻所決定。公用中性線(xiàn)，則可能使微機保護自產(chǎn)3U0和三次回路的3U0反向，從而造成接地零序方向保護正方向拒動(dòng)、反方向誤動(dòng)的后果。

h)可在信號輸入端加裝無(wú)源濾波器，削弱竄入的干擾信號。無(wú)源濾波器可分為 “Γ”型和雙“T”型無(wú)源濾波器。其中“Γ”型濾波器濾波范圍較寬，“T”型濾波器的特性近似于工頻諧振特性。它們對工頻干擾都有較強的削弱作用。

i)變電站所有開(kāi)關(guān)量的輸入和輸出觸點(diǎn)(跳閘和監視信號)以及數字量輸出(如串口)都應采用光電隔離。

3二次設備的軟件抗干擾措施

二次設備采取的軟件抗干擾措施就是通過(guò)各種數字濾波把采集到的干擾信號消除或削弱。數字濾波是通過(guò)程序實(shí)現的，所以在設備選型時(shí)就應該考慮，它無(wú)需增加硬件設備，只需修改一下軟件，增加一些對輸入信號進(jìn)行處理的程序即可。其功能在一定程度上可以代替模擬濾波器，甚至可以完成其不能完成的功能。濾波程序有幾種，不同的濾波方法可達到改變?yōu)V波參數的目的，但對設備的判斷和處理速度會(huì )產(chǎn)生不同的影響?，F對以下幾種常用的軟件濾波技術(shù)作簡(jiǎn)單介紹：

3.1算術(shù)平均值濾波

算術(shù)平均值濾波就是將本次實(shí)際采樣值Xn和前幾個(gè)周期的采集值進(jìn)行算術(shù)平均得到的值作為本次采樣值。其特點(diǎn)是：對采樣信號進(jìn)行算術(shù)平均，得到平滑的數據?？梢缘种浦芷谛缘母蓴_信號，所取的采樣值越多，數據的平滑程度越高。但這種算法使靈敏度降低，對那些靈敏度很高的設備不適用。

算術(shù)平均值公式為

?

3.2加權平均值濾波算法

為提高靈敏度，可以采用加權平均值濾波算法，也就是將最近的采樣值Xn的比重在算術(shù)中加大，來(lái)提高設備對干擾的靈敏度。

加權平均值公式為

3.3一階低通濾波算法

在模擬數字技術(shù)中可以用一階低通濾波RC電路來(lái)削弱干擾信號。但是RC濾波器的時(shí)檢常數受到電容器大小的影響，而使用一階數字低通濾波就可不受硬件的影響，其效果是一樣的。算法的公式表示為：?