綜合自動(dòng)化變電所的抗電磁干擾

變電所的一次、二次系統(tǒng)是一個(gè)不可分割的整體，他們既密切相關(guān)又相互影響。變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)子系統(tǒng)都為弱電系統(tǒng)，它們工作的環(huán)境是電磁干擾非常嚴(yán)重的強(qiáng)電環(huán)境，一旦受到這些電磁的干擾，將不能正常工作，會(huì)給電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行帶來嚴(yán)重的后果。另一方面，二次設(shè)備本身還會(huì)發(fā)射電磁波污染環(huán)境。因此，提高變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的抗電磁干擾能力有著至關(guān)重要的實(shí)際意義。

變電所的電磁干擾有外干擾和內(nèi)干擾之分，外干擾包括雷電、短路故障、電暈放電、高壓開關(guān)操作、風(fēng)電感應(yīng)、臨近強(qiáng)電場(chǎng)感應(yīng)、高頻載波等，一般外部干擾源是變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)外部產(chǎn)生的，無法消除。內(nèi)部干擾是由自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、元件布置和生產(chǎn)工藝決定。但是，外部干擾往往是通過一、二次接線串入自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部，因此，可以通過屏蔽措施、減少?gòu)?qiáng)電路的感應(yīng)耦合兩個(gè)方面抑制干擾。

消除、抑制變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)電磁干擾按三個(gè)重要措施進(jìn)行：

消除或抑制干擾源、切斷電磁耦合途徑、降低裝置本身對(duì)電磁干擾的敏感度。

1.技術(shù)隔離措施

1.1 模擬量的隔離

變電所的微機(jī)保護(hù)裝置、微機(jī)監(jiān)控裝置以及其他自動(dòng)化裝置所采集的模擬量，大多來自電壓互感器和電流互感器。電壓互感器和電流互感器均處于強(qiáng)電回路中，不能直接輸入到綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，必須經(jīng)過設(shè)置在自動(dòng)化系統(tǒng)中各種交流回路的隔離變壓器。這些隔離變壓器一次、二次中間必須有隔離層、屏蔽層，而且屏蔽層必須安全接地，這樣可起到電場(chǎng)屏蔽作用，防止高頻信號(hào)通過分布電容進(jìn)入自動(dòng)化系統(tǒng)的響應(yīng)部件。

1.2 開關(guān)量輸入、輸出的隔離

變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)開關(guān)量的輸入，主要是斷路器、隔離開關(guān)的輔助接點(diǎn)等。開關(guān)量的輸出大多也是對(duì)斷路器、隔離開關(guān)的控制。這些斷路器和隔離開關(guān)都處于強(qiáng)電回路中，假如與自動(dòng)化系統(tǒng)直接連接，必然引起很強(qiáng)的電流干擾，所以要通過光電隔離和繼電器隔離。開關(guān)量輸入回路前及信號(hào)變換部分因考慮采用濾波，開關(guān)量輸入信號(hào)送給CPU之前，必須進(jìn)行隔離處理，可采用光電隔離，而且兩級(jí)光電隔離的效果會(huì)比較好。在開關(guān)量的輸入板的出口處和CPU板的入口處各設(shè)置一級(jí)光電隔離，開關(guān)量輸出回路也應(yīng)在前端采取光電隔離措施，可通過光耦合或繼電器進(jìn)行隔離，而且兩級(jí)隔離效果最好，在開關(guān)量的輸出板的入口和CPU板的出口處各設(shè)一級(jí)隔離。

1.3 其他隔離措施

二次回路布線時(shí)，應(yīng)考慮隔離，減少互感耦合，避免干擾由互感耦合侵入。強(qiáng)、弱信號(hào)電纜的隔離，強(qiáng)、弱信號(hào)不應(yīng)使用一根電纜，信號(hào)電纜應(yīng)盡量避開電力電纜，盡量增大與電力電纜的距離，并盡量減少平行長(zhǎng)度。二次布線時(shí)，應(yīng)盡量避免個(gè)別回路的相互感應(yīng)。印刷電路板上的布線要注意避免互感。

2.設(shè)備接地

接地是變電所一、二次設(shè)備安全措施之一，也是電磁兼容的重要措施，并且是變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)抑制干擾的主要措施。

2.1 一次系統(tǒng)接地

一次系統(tǒng)接地是以防雷、保證安全為主要目的，但它對(duì)二次系統(tǒng)的電磁兼容有重要的影響。如果接地合適，可以減少開關(guān)場(chǎng)內(nèi)的瞬間電位升高，這對(duì)二次設(shè)備兼容很有好處。處理一次系統(tǒng)接地，應(yīng)注意對(duì)于引入瞬變大電流的地方映射多根接地線并加密接地網(wǎng)，以降低瞬變電流引起的地電位升高和接地網(wǎng)各電位差。

2.2 二次系統(tǒng)接地

二次系統(tǒng)接地分為保護(hù)接地和工作接地兩大類。

保護(hù)接地：保護(hù)接地主要是為了避免工作人員因設(shè)備絕緣損壞或絕緣降低時(shí)，遭受電擊危險(xiǎn)和保證設(shè)備安全。保護(hù)接地是將設(shè)備的外殼接地，以防電擊或靜電放電。保護(hù)接地的接地網(wǎng)，通常是一次系統(tǒng)的接地網(wǎng)，接地線應(yīng)盡量短和可靠，以降低可能出現(xiàn)的瞬變過電壓。

工作接地：工作接地是為了給設(shè)備或微機(jī)控制系統(tǒng)或保護(hù)裝置一個(gè)電位基準(zhǔn)，保證其可靠運(yùn)行，防止地環(huán)流引起干擾。接地線還可以作為各級(jí)電路之間信號(hào)傳輸?shù)姆祷赝ǖ馈?/p>

變電所綜合自動(dòng)系統(tǒng)的工作接地，如模擬地、信號(hào)地、屏蔽地等。

3.濾波

濾波是抑制自動(dòng)化系統(tǒng)模擬量輸入傳導(dǎo)干擾的主要手段，模擬量輸入通道受到的干擾有差模干擾和共模干擾兩種。對(duì)于串入信號(hào)回路的差模干擾，采取濾波的方法可以有效的濾除。因此，各模擬量輸入回路都需要先經(jīng)過一個(gè)濾波器，以防止頻率混迭。濾波器能很好地吸收差模浪涌。

如果差模干擾信號(hào)Unm的頻率比被測(cè)信號(hào)Us的頻率高，則采用低通濾波器來抑制高頻差模干擾;如果Unm的頻率比被測(cè)信號(hào)Us的頻率低，則采用高通濾波器;如果Unm的頻率落在被測(cè)信號(hào)Us頻率的兩側(cè)，則采用帶通濾波器。

對(duì)抗電磁干擾濾波器的要求：在阻帶范圍內(nèi)，要具有足夠高的衰減量，將傳導(dǎo)干擾電平降低到規(guī)定范圍內(nèi);對(duì)傳輸?shù)挠杏眯盘?hào)的損耗，應(yīng)降低到最低程度;電源濾波器對(duì)電源工作電流的損耗應(yīng)降低到最低程度。

濾波器的種類及作用如下：

電容濾波器：最簡(jiǎn)單的低通濾波器有旁路電容器，利用電容器的頻率特性，使高頻串模干擾旁路掉。在變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的交流輸出回路中，小電壓互感器和小電流互感器的輸入端子上和印刷電路板上常采用這種電容濾波器。

電感濾波器：電感濾波器常稱為扼流圈，按其作用分為差模扼流圈和共模扼流圈兩種。差模扼流圈串接在電路中，用于遏制高頻噪聲。共模扼流圈有兩個(gè)線圈，當(dāng)出現(xiàn)共模噪聲時(shí)，兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通方向相同，通過耦合使電感加倍，起到很強(qiáng)的抑制作用。

R、C濾波器：R、C濾波器是通常采用的濾波器。在交流采樣的小電流互感器和小電壓互感器的二次側(cè)采用R、C濾波器，可以濾去高頻干擾信號(hào)。

4.微機(jī)電源的抗干擾

變電所綜合自動(dòng)化微機(jī)電源回路是電磁干擾最容易進(jìn)入的通道，所以在電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)同一試驗(yàn)的等級(jí)，電源回路的試驗(yàn)電壓比其他回路高一倍。例如采用3級(jí)試驗(yàn)等級(jí)的EFT試驗(yàn)，電源回路的試驗(yàn)電壓為2 kV，其他回路為1 kV。由于這個(gè)原因，所以電源回路采用比其他回路的抗電磁干擾措施，對(duì)微機(jī)電源的抗電磁干擾實(shí)踐中采取以下措施都是很有效的。在電源的輸入側(cè)安裝電源濾波器，可以濾去交流電源輸入的高頻干擾和高次諧波。在加裝濾波器時(shí)，有兩個(gè)問題需要注意：

一是選擇合適類型的濾波器，不同的電源選擇的濾波器也是不同的，如線型穩(wěn)壓電源濾波器、開關(guān)電源濾波器等;

二是必須在電源進(jìn)線的最前端放置濾波器，使濾波器之前的進(jìn)線盡可能短，以盡量避免電磁干擾通過這段進(jìn)線竄入裝置內(nèi)部，對(duì)電路的其它部分產(chǎn)生影響。在可能的情況下，可考慮將濾波器直接安裝在機(jī)箱上，讓濾波器的金屬外殼與機(jī)箱的金屬外殼緊密接觸;在電源的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，由隔離變壓器的輸入端直接向微機(jī)供電;通過UPS電源向微機(jī)系統(tǒng)供電，可有效的抑制電網(wǎng)低頻正常狀態(tài)下的干擾。

5.結(jié)束語

由上可見，在變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，消除電磁干擾才能保證系統(tǒng)整體、局部的正常工作。因此，提高變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，對(duì)保證二次設(shè)備和接觸網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著深遠(yuǎn)的意義。