变电站一次设备运行时将产生各种各样的干扰源。二次设备（如微机保护测控设备）就地安装在高压开关柜上，靠近高压电源，受到强电磁干扰。各种干扰可以通过不同的耦合途径作用到二次系统，产生许多垃圾信息，有可能导致通信管理单元死机，影响运行人员对站内设备的运行监视及操作，严重时将引起保护误动，甚至造成设备损坏。一些变电站因干扰产生保护误动时有发生，抗干扰问题解决的好坏直接关系到变电站自动化技术的推广和发展。因此，变电站自动化设备抗干扰问题应引起设计、运行、制造单位的重视，采取必要措施，确保变电站的安全运行。
1.1 主要干扰源简述
内部干扰
由于自动化设备本身不合理、使用电子元器件质量不合格而引起，如信号采集回路的电源不稳定或负载能力下降都会造成干扰，当采集回路电源输出下降到一定值后将导致光耦元器件处于导通与截止的临界状态，造成遥信误报。
雷电干扰
变电站附近的雷击地面、建筑物、架空线路和雷雨放电时直接形成或者雷电感应形成的过电压或干扰，能产生极强的脉冲电场和磁场，可能通过与之相连的电源线、信号线路、接地系统，以耦合、传导、辐射等形式入侵二次设备。
设备操作干扰
变电站内断路器、隔离开关等一次设备在投切操作或开断故障电流时，由于感性负载的存在，开关触头开断时，产生的电弧的熄灭和重燃可能在母线或线路上引起含有多种频率分量的衰减振荡波，
通过母线或设备间的连线（相当于天线）将暂态电磁场的能量向周围空间辐射，形成辐射脉冲电磁场。这一系列高频振荡通过CT、PT耦合到二次设备上。尤其是SF6气体绝缘开关，当断路器操作时，母线上会出现频率极高的振荡电压，辐射出上升沿极陡的脉冲电磁场。这类干扰电压的大小取决于负载电路的电感、触点的断开速度和介质耐受能力，其特点是具有很高的幅值和频率。
接地不当引起干扰
在变电站内发生短路时，由于故障电流引起的地电位差使二次设备上出现高电位，危害设备的安全运行。如果信号电缆未接地或接地不正确，例如信号源端已接地而屏蔽层又在测控设备端接地，造成两点接地，其电势差可能会引起信号误动。
直流控制回路引起的干扰
在分、合直流电源，如接通或断开跳、合闸线圈时产生瞬变干扰。
电缆选用及敷设方式不合理
如果未选用带屏蔽层的电缆或者强弱电电缆混合敷设，并且未采取任何防护措施，信号电缆受到干扰的可能性将大大增加。
一次设备接点不良引起的干扰
一次设备接点抖动或接触不良，二次信号继电器性能不良（在直流电源电压波动时出现电颤）都会引起信号的误动。
辐射电磁场
如高频载波、对讲机、电台等都会对变电站中的自动化设备产生干扰。
干扰的传播途径
干扰源主要通过以下两种形式传播：一种是干扰能量通过空间电磁波辐射进入二次系统；另一种是电磁能量以电压或电流的形式通过静电耦合、电磁场耦合的途径进入二次系统。
电磁干扰极易击穿集成芯片的PN结，破坏其绝缘，使整个芯片烧毁，从而产生永久性破坏，或干扰其正常工作，所以危害极大。
1.2 抗干扰措施
相关的标准和规定
IEC 61000-4提供了基本的方法和参数，IEC 61000-2-5《电磁兼容椈肪硹电磁环境的分类》提出了如何根据环境合理确定抗干扰性水平的指导意见。IEC还把变电站设备的抗扰性要求作为通用标准，进行编号为IEC 61000-6-5的标准编制工作。此外还有美国的ANSI/IEEEC37.90.1-1989《保护用继电器及其系统冲击耐受能力试验的IEEE标准》、国际发供电联盟的UNIPEDENORM（SPEC）13《发电厂和变电站自动和控制设备电磁兼容抗扰度要求》等标准可供参考。
主要的抗干扰措施
解决抗干扰问题可从解决来自自动化装置内部干扰和外部干扰两个方面来考虑。
(1) 微机保护测控装置
① 硬件采取接地、屏蔽、抑弧（如二极管跨接于线圈）、光电隔离、数字滤波、退耦、软件陷阱、自检等措施抑制或消除干扰。
② 装置外壳采用导电箱体，改善设备接地性能和防磁能力。
③ 要对元器件老化筛选严格把关，保证其性能的稳定。尽量切断各种电磁耦合的途径。注意保证光电耦合器件的耐压水平。
④ 尽可能采用直流220V供电。采用不停电电源时宜采用在线式UPS或不停电逆变电源。若采用交流电源宜加低通滤波器和1:1隔离变压器，以抑制和消除高频干扰信号。
⑤ 对于保护和外回路直接相连的部分，应经过光耦回路隔离。
⑥ 必要时在软件中增加延时模块，消除伪遥信。如针对信号继电器瞬动触点的动作接触时间T1：一般大于20ms，误遥信信号周期T2：一般小于12ms，选择一个合适的遥信采集软件延时时间就可以屏蔽相应的遥信干扰信号。
⑦ 对于干扰比较严重的遥信信号，在条件许可时尽量将“常开”接点改为“常闭”接点，通过在光耦的输入端施加电压减少外界电磁场的干扰。
⑧ 推荐采用光纤通信方式。
(2) 设计和运行管理
① 二次回路宜选用屏蔽电缆，将控制电缆的备用芯接地，增强屏蔽作用。输入输出回路的走线应强弱分离。
② 对于来自电源回路的干扰，可采用电源滤波器，以消除传导和磁场两种形式的电磁干扰。
③ 对模拟量输入回路的干扰，采用静电屏蔽的方法消除干扰。通过屏蔽体与大地良好的接触，将模拟量带来的强电干扰信号导入大地。反事故措施要求对电压互感器二次绕组（星形）、三次绕组（开口三角形）的N相必须分开，在保护柜上一点接地。电流互感器的二次回路应有一个接地点。
④ 对于接点抖动干扰，必要时可采取双触点采集的方式，通过逻辑判断消除误报信号。
⑤ 强弱电回路的端子排应分开布置或增设空端子隔开。
⑥ 保证接地网的良好性，降低故障电流引起的地电位升高。
⑦ 保护装置上的屏蔽地必须做到完好接地。
⑧ 未使用的交流端子应予以短接。
几点建议
(1) 变电站具有复杂的电磁环境，因此选用设备时应注意根据自动化设备生产厂家的保证值，合理的确定自动化设备安装位置或根据自动化设备的应用场合，适当要求设备的抗干扰水平。抗扰性试验是检验设备抗干扰能力的重要方法，IEC 61000-2-5根据设备安装环境划分了五个试验等级供选择，与变电站环境相关的等级如表1所示。
表1 试验等级的选择（Ⅰ、Ⅱ级省略不介绍）
级别
名称
特点和区域
Ⅲ级
受保护环境
由隔离刀闸开断的中压电路和高压母线，远离相关的设备（几百米），如变电站的计算机房。
Ⅳ级
典型的工业环境
由隔离刀闸开断的中压电路和高压母线，离相关设备一定距离（几十米），如电厂的现场和高压变电站的控制室。
Ⅴ级
严酷的工业环境
处在隔离刀闸开断的中压电路和高压母线附近，大功率电气设备和防雷保护系统附近，如高压变电站现场。
X级
特定环境
与具体的专用产品相关。
表1中分级是按照隔离开关操作引起的影响程度作出推荐规定的。与隔离开关操作相比，断路器操作所引起的暂态电磁场的幅值较小，主导频率高，脉冲总数少，可以适当下调试验等级。目前国家有关标准对快速瞬变干扰试验等级的要求为“对发电厂、变电所和工厂中正常使用的量度继电器和保护装置应优先采用Ⅲ级”，但对于特殊的断路器类型以及负载回路电感量较大的场合缺乏具体的指导意见，因此应加强该方面的研究，以指导设计选型和设备制造工作。根据现场运行实践经验，建议对控制室集中布置的自动化设备要求达到抗快速瞬变干扰Ⅲ级的水平。分散布置于开关柜上或断路器附近，并且断路器分断特性易引起快速瞬变过程条件下的自动化设备要求达到抗快速瞬变干扰Ⅳ级的水平。
(2) 加强电磁干扰分析和计算技术及模拟仿真技术的研究。采用EMTP电磁暂态仿真计算软件、CDEGS软件包等可以分析断路器分合所引起的瞬态响应分析，但由于上述软件包通用性强，加之断路器类型较多，因此在具体分析瞬态干扰问题时还不能满足设计开发和试验的要求，有待于电力自动化工作者的共同努力。
本文关键字：变电站 电工文摘，电工技术 - 电工文摘
