电力系统微机继电保护装置的抗干扰措施

薛志谋

[摘要]分析微机继电保护装置在工作环境中受到雷击、电磁、接地等各种对其干扰的原因，并提出提高微机保护装置抗干扰能力的几项有效措施。

[关键词]电力系统微机继电保护干扰有效措施

中图分类号：TN7文献标识码：A文章编号：1671—7597(2009)0620014-01

一、微机继电保护装置受工作环境的电磁干扰

(一)雷电冲击。一般说来，雷击不会直接作用于二次回路，而是由两个渠道间接对其产生干扰：1，雷击在高压线路上产生暂态过电压以大气行波的方式向变电站传播，然后经cT、PT等传递到二次回路。2，雷击在变电站的接地元件上时，接地网将注入暂态电流，使地电位发生变化。流过两端接地电缆外皮的电流将增加。

(二)系统短路故障。当大电流接地系统发生接地短路时，短路电流经接地点流入接地网，使接地点乃至整个接地网的电位升高。如果二次回路和接地网的接地点与大电流入地点的距离比较近，这些接地点的电位也会升高，在二次回路中就会产生共模干扰电压。

(三)开关操作。变电站开关操作的设各元件均为电容电感储能元件。电容上的电荷量、电感的磁链均不能发生突变，在开关操作使其状态发生变化时，会产生暂态过电压。这些暂态过电压表现为一个衰减振荡的过程，然后这一衰减振荡波通过cT、PT等直接耦合到二次回路当中去。这样，在二次回路当中可出现大量的、快速衰减的、振荡的脉冲。

高压开关操作时，电弧的熄灭和重燃引起一系列高频振荡，这一振荡也会通过cT、PT直接耦合到二次设备上。同时，振荡频率足够高时还会发射电磁波，形成辐射脉冲电磁场。

(四)高压线路产生的工频电磁场。在变电站中，高压载流导线和运行中的电力设备会产生工频电磁场。特别当有短路故障时其短路电流会在附近产生很强的工频磁场。

(五)辐射电磁场。辐射电磁场的干扰，主要来自于变电站内工作人员用的无线电通信工具如对讲机等。另外，高压导线表面及绝缘子金具尖端部分的电晕放电、接触不良产生的火花放电以及脏污绝缘子表面的局部放电都会产生电磁辐射，形成辐射干扰源。

二、微机继电保护装置抗干扰的措施

电磁干扰主要是通过微机继电保护装置的各个端口，以共模的形式进入微机保护装置的内部，如果装置内部的某回路或元件的对地分布参数不对称，共模干扰将转化为异模的形式。并进而形成对该回路或器件的干扰。在干扰的传播过程中，其主要的表现方式为传导干扰方式。屏蔽、接地、滤波是抑制电磁干扰的三种基本方法，此外，在二次回路的设计方面，对抑制电磁干扰也是不可忽视的。下面就从这三个方面分别讨论微机继电保护装置的抗干扰措施：

(一)微机继电保护装置的屏蔽

微机保护的装置内部，通常的屏蔽指的就是电磁感应屏蔽和静电屏蔽。为了进一步考察电磁干扰在进入装置的内部之后，需要采取电磁屏蔽和静电屏蔽的环节，我们不妨考察一下电磁干扰在装置内部的传播途径。(如图1)

1从电源端口进入的传导干扰，快速瞬变干扰从220／110电源进入到微机保护背装置的电源插件，然后进一步通过直流弱电回路向其它的插件进行传播。

2从输入激励量端口、输入端口、输出端口、通讯端口进入的传导干扰。微机保护装置的输入激励量端口指的是交流模拟量输入端；输入端口则指微机保护装置的开关量输入：输出端口则指开关量输出端；通讯端口则指装置所用的通信网络端口和与Pc机进行通信的端口。电磁干扰可以从输入激励量、输入、输出、通讯的任一端口以传导的形式进入到装置内部，然后再继续传播。

当电磁干扰为高频干扰时，还将向周围的设备通过电容耦合的方式进行干扰。这就需要采取电磁感应屏蔽和静电屏蔽的措施。

通常微机保护装置内部的cT、PT的原边和副边线圈之间需要采取屏蔽措施；开关电源的原边和副边线圈之间需要采取屏蔽措施。特别是对那些数据采集系统采用逐次逼近A／D的保护装置，由于A／D对快速瞬变干扰很敏感，应采取CT、PT的原边和副边线圈之间加装屏蔽层良好接地两项措施。

进行数据通信的线路通常也应该耍采用蔽屏措施。屏蔽体应该采用两点接地。

(二)微机保护系统装置的接地

1安全接地

安全接地指的是当用电设备的绝缘物质层的绝缘水平下降，导致设备的金属外壳等导电部分出现较高的对地电压。当人触及这些部位时，会发生触电危险。所以，需要设法降低设备外壳上的对地电位。微机继电保护装置外壳的接地起到了抑制电磁干扰和安全接地的双重作用。

2屏蔽接地

屏蔽接地可以有效地抑制静电感应和电磁感应干扰。目前，微机保护装置屏蔽接地广泛采用的方式是：装置内部需要屏蔽接地的屏蔽层、屏蔽体通过接地线连接到装置的外壳。然后再将装置的外壳通过低阻抗的接地线接到变电站的主接地网。

3工作接地

信号回路和工作地的连接称为工作接地，接地的方式通常有单点接地多点接地。采用多层板的微机保护装置中，基本采用了多点接地。因为有专用的接地层，地线很宽。接地效果还是很理想的。工作地和大地的连接一般有三种方式：分别为浮地方式、直接接地方式和电容接地方式。

(1)浮地方式。采用浮地方式的优点是：一般可以使浮地系统对地的电阻很大，对地的分布电容很小，这样就可以使系统不受大地电流的影响，提高了系统的抗干扰能力，但是，浮地方式的有效性取决实际的悬浮程度。实践证明，较大的电子设备系统因为有较大的对地分布电容有时很难实现真正的悬浮。

(2)直接接地方式。直接接地通常指电源的零线直接与大地相连，对微机保护装置而言，指的是将直流5v、15V、24V系统的零线和变电站的接地网相连。采用这种接地方式，当变电站的接地网上没有干扰电流流动时，保护装置的直流电源系统的零线不会向被供电的设各传播干扰，也不会向途经的设备或回路耦合干扰。

但是，如果变电站的接地网上电位升高时，直流电源系统的零线上的电位也将升高。然后进一步将此干扰电压传播到被供电的设备或耦合到此电源零线途经的设备或回路上。

(3)电容接地方式。电容接地方式指的是经过电容器将工作地和大地相连，其目的是要为高频干扰提供对地的通道，而在低频时。仍然保持浮地。电容接地方式主要用于工作地和大地问存在直流或低频电位差的情况，所用的电容器应具有良好的高频特性和耐压性能。

(三)微机保护系统装置的滤波

传导干扰是不可能完全消除的，设置滤波器的目的在于尽量将干扰衰减到某一个要求的技术水平。试验证明，微机保护装置的端口部位如能设置低通滤波器，则效果将很明显，这对增强硬件的抗干扰能力是一个极为有利的举措。

(四)微机继电保护二次回路的抗干扰措施

采用微机继电保护时，为防止保护装置因干扰误动作。除保护装置本身必须采取有效的抗干扰措施外。还应当对外部二次回路的设计采取必要的抗干扰措施。具体措施就是：

1降低干扰源和干扰对象之间的耦合电容和电感。

2降低屏蔽层的阻抗值。

3降低二次回路附近的电气值。