500kV变电站继电保护抗干扰技术及其应用浅析

（中国南方电网公司超高压输电公司贵阳局）

500kV变电站继电保护抗干扰技术及其应用浅析

袁仁彪

（中国南方电网公司超高压输电公司贵阳局）

随着经济发展，电力事业也快速发展起来，用户对电力系统提出了更高要求，确保电力系统安全运行成为主要工作。现代电力系统中基本都装有继电保护装置，该装置能够自动启动，完成故障元件切除工作，同时，确保电力系统稳定运行，减少故障设备损害，防止出现大范围停电。本文主要讨论了500kV变电站中继电保护的干扰来源与传播途径，进而提出继电保护抗干扰的主要技术与其应用。

500kV变电站；继电保护；抗干扰技术；应用

0 引言

电力系统中的电气元件具有多且复杂的特点，系统故障频发，严重影响安全供电。继电保护装置应用到电力系统以后，可以自动启动并迅速准确消除故障元件，确保电力系统正常运行，避免出现一次设备受损情况。

1 变电站继电保护干扰来源

变电站所在区域较为特殊，周围具有高强度电磁场，为确保电力系统能够实时安全供电，满足人们的用电需求，电力企业在变电站中安装了继电保护自动装置，但该装置经常受到强电磁场干扰，影响供电安全。在选用电磁型元件时，即便所选元件带有极强的电磁抗干扰性能，相关部门与人员也未将电磁干扰纳入变电站日常议程中[1]。但随着变电站保护装置中的半导体电子元件逐渐普及，尤其是微型处理器的广泛应用，存在于变电站保护装置中的电磁干扰问题逐渐凸显在二次回路设备中，严重影响电力系统正常运行。严重干扰继电保护变电站电磁和自动装置的正常工作。主要干扰因素有一次系统干扰和二次回路自身干扰。其中，一次系统干扰通常发生在变电站遭受雷击时，因变电站地网或设备与地网中的接线为高阻抗，雷电流就会使变电站地网的暂态电位升高，致使继电保护装置无动作或将设备损坏；二次回路干扰主要发生于系统操作人员在距离变电站较近的地方使用对讲机指挥操作，对讲机传出的信号会与其产生火花，同时，在异常干燥天气中，相关工作人员的衣物会与电子设备产生摩擦，出现放射静电情况，这种静电有可能烧毁电子元件，损坏继电保护装置。

2 电磁干扰传播途径

2.1 辐射干扰

对于辐射干扰主要有高压开关场直接电磁干扰和对讲机辐射干扰两种。现有微机系统，通常在开关场中就直接安装控制设备和相应的继电保护装置。相对于对讲机电磁干扰，抗高压开关场电磁干扰成为重点研究问题。这种电磁干扰的干扰强度比对讲机电磁干扰的高一个数量级，干扰频谱也比对讲机干扰宽很多，所以，应对其进行特殊屏蔽保护[2]。500kV变电站所使用的保护结构为三层微机保护结构。第一层保护主要是焊接金属板柜，其接口处主要用于接收处理信息，并在与接口处安装隔离变压器和光耦设备，主要用于隔离电压电流信号，同时隔离输出与输入的二进制信号。为避免共模干扰流入到内部信号处理系统中，要合理设置接地屏蔽和相对应的箱体。第二层主要由铝结构框架和外形构成；第三层则由多层板印刷线路构成，并在多层板中设置护环[3]。

2.2 开关场耦合

开关场耦合通常由电容耦合、传导耦合、电感耦合三部分构成[4]。一旦有强度较大干扰电流经过同一电缆中某一芯线，其余芯线也会受到干扰电流影响，所受到的感应可以通过终端连接设备中的差模与共模干扰的形式体现出来。

3 变电站抗干扰技术与应用

为确保继电保护装置与自动控制装置实现安全稳定运行，对变电站抗干扰技术的要求不仅在于二次电子设备本身抗电磁干扰能力，还在于变电站设计与建设中的技术能力提升。

3.1 从干扰源中降低干扰

要将干扰源的干扰能力降低十分困难，部分变电站根本不可能将其降低。无论采取何种方法与措施，只能是将干扰能力降低，而不能将其彻底避免和控制。在实际降低干扰能力过程中，一次设备接地问题十分重要，通过利用电压互感器、避雷设备以及电流互感器等一次设备来完成降低接地阻抗工作，尽最大能力减少干扰。在注入高频电流时，对其所产生的暂态电位升应尽量降低，并构建具备低阻抗性能的接地网，以便可以降低变电站中的地电位差幅度，通过这种方法，也可以降低其对二次回路及相应设备的干扰程度。

3.2 保护装置硬件及本体进行抗干扰

对于保护装置硬件和本体中的抗干扰技术，一定要在试验验证以后才可以安装接地保护装置，并在隔离变电器中的一次绕组与二次绕组间设置良好屏蔽层，对于保护装置的输出，通常只能通过光耦和空触点的方式输出。在利用微机保护的空触点实现外部引入工作时，一定要光电隔离。同时，对于背板走线的设置也要通过抗干扰形式进行设置。

3.3 构造继电保护装置电位面

继电保护装置通常在控制室集中安放，主要是将联网中心的计算机、各套微机保护与控制放在相同电位面中，该电位面应与控制室地网连接在一起，以使电位面电位与地网电位变化浮动保持一致，并避免该电位面被地网地电位差入侵，进而保证地网和微机设备中不存在电位差，更好地实现可靠通信目的。在各微机设备与电位面相连时，一定要有与之相适应的专项截面接地线，无论是各组件的内部还是外部接地和零点位置都要应用专项连接线与接地线连接在一起，在将专项接地线与保护盘接地端子联系在一起，以便使接地端子能够与地网中的合适位置连接在一起，从而构成电位面网，用于屏蔽各种干扰。

3.4 装置配线上实现抗干扰

在变电站继电保护抗干扰措施中，还有一种方式是对微机保护盘的直流与交流电源导线进行抗干扰设置。如果开关场中的进线实现了电容接地，那么在二次回路端中就会出现共模干扰，从而引发干扰障碍[5]。

3.5 二次回路抗干扰

对于二次回路的抗干扰，可以通过屏蔽电缆两端接地和光纤电流差动保护方式降低干扰能力。其中屏蔽电缆两端接地方式是全球都在应用的二次抗电磁干扰方式。一旦发现母线暂态电流将电缆包围或控制，电缆屏蔽层能够在第一时间感应并屏蔽电缆，屏蔽电流时所产生的磁通，会与母线暂态电流中所产生的磁通相融合，最终相抵消。通过屏蔽电缆两端接地方式，能够大幅度降低地电位升所产生的暂态感应电压。如有雷电流进行地网，会使地网冲击电流增大，随后产生暂态电位波动，并在一定时间内会将地网接地电阻升高。一旦有低压控制电缆出现在以上地电位附近，那么，地位波动会随时影响电缆电位。若只让屏蔽层一端接地，可能会引起在暂态高压异常。

光纤电流差动保护方式也是线路保护中的重要方式，这种保护主要通过线路光纤通道完成实时采样数据传输与接收工作，这种保护方式通常将电流采样信号通过编码的形式将其转变为码流形式，然后再将其转换为光信号，在光纤通道的作用下实现对侧保护，在保护装置接收到对侧传过来的光信号以后，各侧都通过保护与利用本地以及对侧电流数据按项完成差动电流计算工作。结合电流差动保护的主要制动特性完成逻辑判断工作，明确在发生区内故障时保护会出口跳闸，在发生区外故障时保护不会动作。

光纤通道的抗电磁干扰能力极强，同时还能够传输大容量数据，随着科技的不断发展，光纤通信技术也正处于快速发展中，光纤通道纵联保护被应用于各处。应用光纤通信的工作原理是先将电气量进行编码，然后将其发送到光发送机中完成控制光的强弱，光纤是传送光的主体，光接收机主要是将光信号接收过来，调节其强弱，再将其转变为电信号。整个过程下来就可以实现二次回路抗干扰，减少干扰对二次回路的影响。

通过研究得知，对于二次回路可以使用多种抗干扰方法，除了上述方式以外，还可以通过强电与弱电不使用同一根电缆，将设备中所引出的电缆统一整合在一起，在开关场处使电缆紧密靠拢在一起，使其处于统一集中状态。

4 结束语

通过以上研究得知，500kV变电站中的继电保护抗干扰方式有很多，本文主要给出了降低干扰源、在二次回路中进行抗干扰、构造继电保护电位面以及安装保护装置硬件、装置配线抗干扰等方式降低干扰能力。在实际工作中应结合实际情况，找出干扰源，并通过科学方法合理采取应对措施，就能将其中存在的问题解决，同时防止再次出现干扰。但要注意，这些方式只能最大限度地降低干扰，而不能彻底将干扰清除，要实现完全清除，还要继续努力研究，通过科学方法减少干扰对变电站带来的不良影响，确保变电站能够安全稳定传输电能，减少对一次设备的损坏，缩小停电范围，保障电网安全运行。

[1]李春.浅析变电站继电保护抗干扰技术[J].价值工程, 2012(11)：44-45.

[2]陈永梅,刘冬梅.关于变电站继电保护抗干扰技术的探讨[J].电子世界,2013(11)：52-53.

[3]马洁.集中监控模式下沧西500kV变电站综合自动化系统的研究[D].保定：华北电力大学,2010.

[4]熊德智.500kV电网运行集控中心关键系统的设计[D].长沙：长沙理工大学,2010.

[5]朱怀金.500kV变电站微机继电保护的技术改进研究[J].科技传播,2012(19)：118-107.

2015-09-24）