變電站二次設(shè)備抗干擾技術(shù)

許多變電站采用綜合自動化的方式，變電站二次設(shè)備大多是微機保護和微機型自動裝置，它們以通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，把各種繼電保護裝置及自動裝置與遠動裝置和調(diào)度端連接起來，使變電站實現(xiàn)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(nèi)的二次設(shè)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(shè)計時應(yīng)全面考慮，根據(jù)干擾源采取抗干擾措施。對不可避免的干擾應(yīng)采取措施消除或削弱干擾的影響。以下通過分析干擾的來源，從硬件和軟件兩方面措施探討一下提高二次設(shè)備抗干擾能力的方法。?

1干擾源的種類

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

在變電站的二次設(shè)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(yīng)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(shè)備的外殼應(yīng)屏蔽接地，裝置的活動部分也要可靠連接，比如柜門、機箱蓋板等應(yīng)與接地點可靠導(dǎo)通，保證有良好的電氣連接。對變電站的墻壁，有需要時可安裝金屬網(wǎng)，地板可裝防靜電地板。

2.2裝置的接地點應(yīng)正確、可靠

裝置接地點的選擇關(guān)系到系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。在實踐中由于接地不良或方法錯誤造成設(shè)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(shè)四套獨立的接地系統(tǒng)：

a)電氣接地系統(tǒng)，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(tǒng);

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

c)變電站防雷接地系統(tǒng)，用于防止自然的雷擊等危害;

d)控制系統(tǒng)專用接地系統(tǒng)，為二次設(shè)備專用的設(shè)施，不允許與其它任何設(shè)備相連，以免造成干擾。上述四套接地系統(tǒng)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(tǒng)采取的抗干擾措施

為了保證二次設(shè)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(wěn)定，可使用UPS來穩(wěn)定工作電源，并盡可能使用變電站的直流電源。

b)應(yīng)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(tǒng)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，并將屏蔽層在開關(guān)場和控制室兩端同時接地，通訊電纜的屏蔽層也應(yīng)正確可靠相連接地。

b)弱信號導(dǎo)線不得與強電導(dǎo)線共用一根電纜，盡可能將它們分開排放。

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(shè)備的電源模塊或輸入部件等。

d)規(guī)范控制電纜的敷設(shè)，變電站設(shè)計時應(yīng)考慮好電纜溝的走向，避免與電力電纜距離過近，盡可能遠離變壓器中性點及避雷針、避雷器等，并盡量不要與高壓線平行。

e)為二次設(shè)備和二次電纜敷設(shè)專用接地銅排，構(gòu)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(yīng)保證一點接地。

g) 電壓互感器二次回路和三次回路應(yīng)相互獨立。對于電壓互感器，過去傳統(tǒng)的接線是電壓互感器(V)二次回路和三次回路的中性線公用一根電纜芯接到N600小母線上，對于常規(guī)保護而言也未發(fā)現(xiàn)不足之處，且一直在系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用。隨著微機保護的廣泛使用，其應(yīng)用自產(chǎn)開口三角電壓(3U0)來實現(xiàn)接地方向保護的特點使V 公用中性線可能造成零序方向保護誤動的危害也暴露出來。由于二次和三次回路中性線共用一根電纜，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，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、反方向誤動的后果。

h)可在信號輸入端加裝無源濾波器，削弱竄入的干擾信號。無源濾波器可分為 “Γ”型和雙“T”型無源濾波器。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)變電站所有開關(guān)量的輸入和輸出觸點(跳閘和監(jiān)視信號)以及數(shù)字量輸出(如串口)都應(yīng)采用光電隔離。

3二次設(shè)備的軟件抗干擾措施

二次設(shè)備采取的軟件抗干擾措施就是通過各種數(shù)字濾波把采集到的干擾信號消除或削弱。數(shù)字濾波是通過程序?qū)崿F(xiàn)的，所以在設(shè)備選型時就應(yīng)該考慮，它無需增加硬件設(shè)備，只需修改一下軟件，增加一些對輸入信號進行處理的程序即可。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(shù)的目的，但對設(shè)備的判斷和處理速度會產(chǎn)生不同的影響?，F(xiàn)對以下幾種常用的軟件濾波技術(shù)作簡單介紹：

3.1算術(shù)平均值濾波

算術(shù)平均值濾波就是將本次實際采樣值Xn和前幾個周期的采集值進行算術(shù)平均得到的值作為本次采樣值。其特點是：對采樣信號進行算術(shù)平均，得到平滑的數(shù)據(jù)?？梢缘种浦芷谛缘母蓴_信號，所取的采樣值越多，數(shù)據(jù)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(shè)備不適用。

算術(shù)平均值公式為

?

3.2加權(quán)平均值濾波算法

為提高靈敏度，可以采用加權(quán)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，來提高設(shè)備對干擾的靈敏度。

加權(quán)平均值公式為

3.3一階低通濾波算法

在模擬數(shù)字技術(shù)中可以用一階低通濾波RC電路來削弱干擾信號。但是RC濾波器的時檢常數(shù)受到電容器大小的影響，而使用一階數(shù)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：?