微机电力保护系统的干扰影响及对策

刘小保

【摘要】 本文是对微机电力保护系统的干扰进行了分析，通过对干扰源和干扰形式的分析，提出了保护微机的硬件和软件措施，具有一定的借鉴价值。

【关键词】 微机保护 干扰 干扰源 硬件 软件 措施

一、微机保护的干扰和干扰源

1.1电力系统中产生的干扰源

干扰信号的产生就是因为有干扰源。干扰源主要包括微机保护装置内部自身的内干扰源和微机保护装置外部的外干扰源。外干扰是因为微机保护装置工作的外部环境而产生的干扰；内干扰是因为装置内部元件工作时所产生的干扰。下面我们来介绍一些在电力系统中的主要干扰源：

（1）由于系统操作所引起的噪声干扰。高压线路、母线或其他高压设备再投入或断开时，在过电压和高频振荡时通过电磁感应和静电感应干扰微机装置。

（2）因耦合所引起的噪声干扰。电磁耦合。当投入电容式电压互感器时，电磁感应在二次电压信号的回路中所产生的噪声。静电耦合。当电厂和变电站的控制电缆处在强电场的环境下时，电容耦合和静电感应耦合所产生的噪声干扰。

（3）因直流系统的操作所引起的噪声干扰。当突然切断带电感的器件时，在电感线圈两端所产生的感应电压而引起的噪声。

（4）大规模集成电路在工作时所产生的噪声。在微机保护装置内有很多大规模集成电路芯片，当某芯片在工作时电流会突然变大，信号的工作频率就会很高，通过电路耦合就会产生很大的尖峰噪声。

1.2干扰形式

根据干扰侵入装置形式分共模干扰形式和差模干扰形式两种。共模干扰是因为干扰源引起回路对地电位发生变化而产生的干扰。消除共模干扰的方法主要有：采用隔离变压器、双层屏蔽技术、浮空隔离技术、系统一点接地和光电耦合等方法。差模干扰是因为噪声源在两条信号线之间所产生的干扰。它一般是由线间分布电容耦合或由长线传输的互感耦合所产生的。

1.3干扰的传播途径

干扰的传播途径是干扰信号通过耦合通道传送到受干扰设备。干扰的耦合方式分四种：一是静电耦合，指在干扰源和受扰对象之间的电位发生变化时引起的静电感应。也就是说假如在一个导体上的电压发生了变化，通过分布电容使另一导体上的电压也发生变化，这样就会造成另一导体的信号受到干扰，于是装置的正常工作就会受到影响。二是互感耦合，就是当载流导体在交变电流时，周围所产生的交变磁场就会在临近的闭合电路里产生感应电动势，于是在邻近电路中就形成了干扰信号。三是公共阻抗耦合，当几个电路的电流流经同一个公共阻抗时，该阻抗上的压降就会影响到另一个电路，从而产生压降对其他电路的干扰。四是辐射耦合，高频电流流过导体时在周围就会产生电力线和磁力线，在电磁辐射范围的导体就会产生电动势，这种干扰很容易通过电源线传播到系统中，所以在微机保护装置的内外引线要尽量短。

二、微机保护的硬件抗干扰措施

对外部的干扰信号所采取的措施是防止干扰进入装置，为了提高装置的可靠性，微机保护的硬件抗干扰措施主要是隔离措施、屏蔽措施和接地措施。

1、隔离措施。隔离就是对引入的干扰通道进行切断，就是把电路上的干扰源和受干扰的部分与电气完全隔开。所采取的隔离措施有：（1）光电隔离，主要是采用光电耦合器件，在隔离后输入和输出电路与电隔离，这两种电路可以采用不同的工作电压来进行工作。在微机保护装置中通常采用的隔离电路有：开关量输入电路的光电隔离、开关量输出电路的光电隔离、驱动打印机电路的光电隔离和VFC式数据采集系统的光电隔离。（2）变压器隔离，就是隔离变压器来进行隔离。（3）继电器隔离，因为继电器的线圈和出点之间不过电，所以说继电器线圈和出点之间根本就是隔离的，微机保护装置根据这一原因进行继电器隔离措施，为了保证驱动器跳闸开关的可靠性，通常在微机保护装置的硬件上加有告警继电器或总闭锁继电器的触点来进行控制。

2、屏蔽措施。首先保护小间屏蔽，为了减小开关厂的强电场对微机保护装置造成的影响，我们可以把微机保护装置安装到保护小间内，并对这个保护小间进行全密封式和网孔式封闭，使这个保护小间构成一个屏蔽体，一般情况为了加强屏蔽效果，对保护小间进行双层屏蔽措施。然后对保护柜进行屏蔽，因为保护柜安装在开关场，保护装置就安装在密封的保护柜内，这时为了保证保护裝置能够正常运行，就要对保护柜进行屏蔽措施。对连成一体的保护机箱进行机箱屏蔽措施，还要在模拟变换器的一、二次侧设有屏蔽层，最后对印制板内的布线进行屏蔽措施。

3、接地措施。在微机保护装置中有好多地线，那么怎样在微机保护装置中对这些地线进行处理呢？通常有下列几种地线，第一种是指微机系统工作电源的地线即数字地。第二种是指在微机保护装置中数据采集系统中模拟信号的公共端，一般建议数字地和模拟地用尽可能短的连线来进行连接。第三种在微机保护装置中对小变换器所设有的屏蔽层，就是连接公共点的屏蔽地。第四种在微机保护装置中，因为不同的电路会分布着不同的直流电压，这些电源均采用不共地的方式，这时在数据采集系统中，电源地应要和模拟地连在一起。第五种是机壳地。在微机保护装置中，装置机箱上的接地端子和屏蔽地应连接，再通过这个端子和保护屏上的接地端进行连接，最后与变电站的接地网进行相连。

微机保护装置中各插件板应遵循接地这一原则，有助于增强抗噪声的能力。另外对装置内部的零电位应全部悬浮，不和机壳连接或尽量的对零电位和机壳之间的绝缘强度进行加强，这样就能够减少电容，抑制共模干扰。

三、微机保护的软件抗干扰措施

微机保护装置的软件抗干扰方法是常规继电保护所不能够做到的，所以微机保护装置的可靠性较常规保护高。微机保护软件抗干扰的常用措施有：

1、设置上电标志。对微机保护装置上电时，复位电路在RESET引脚上产生规定的复位信号，然后装置进入复位状态软件从量地址取指令，程序开始运行。

2、指令冗余技术。为了保证单字节指令和三字节指令不被拆散，在其后插入两条空操作指令，如果因干扰造成程序出格时，那么指令的第一个数据就变为操作数，因为空操作指令的存在，程序就能够正常运行。

3、软件陷阱技术。为了防止程序“飞掉”进入非程序区执行该指令，改变传送的指令而造成死机的情况，就要设置软件陷阱技术，软件陷阱就是引导指令强行使“飞掉”的程序进入复位地址，使程序能够从开始执行。

4、软件“看门狗”技术。当干扰导致程序“出格”时系统能够恢复正常运行，就要在单片机的内部设有监视定时器，监视定时器时按照一定频率来进行计数的，当程序“出格”时，监视定时器就会溢出，产生中断，在中断中可以使软件进行复位指令，从而使程序恢复正常运行。

四、结语

本文通过对微机保护装置的干扰进行探讨，对干扰源、干扰形式和干扰途径进行了分析，提出了微机保护装置中的硬件和软件措施，希望大家提出宝贵建议。

参 考 文 献

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