變電站綜合自動(dòng)化裝置抗干擾技術(shù)分析

黃海敏

【摘 要】變電站是我國(guó)的為數(shù)不多的極限工作場(chǎng)所之一，變電站內(nèi)部的強(qiáng)磁高壓不僅對(duì)于人類而言是一種極限的環(huán)境，而且，對(duì)于安裝于變電站內(nèi)部的自動(dòng)化裝置而言，也是一種極限的考驗(yàn)。尤其是計(jì)算機(jī)設(shè)備與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它們的精密度較高、對(duì)環(huán)境較為敏感。因此，如何確保這些設(shè)備在強(qiáng)磁高壓中正常工作，就成了變電站的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】變電站 電力系統(tǒng) 電業(yè) 綜合自動(dòng)化 抗干擾技術(shù) 瞬變干擾

【中圖分類號(hào)】TM63【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）02-0271-01

變電站的各種測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)、通信系統(tǒng)都要依托于綜合布線系統(tǒng)，由于綜合布線系統(tǒng)屬于一種無(wú)源的系統(tǒng)。因此，這種系統(tǒng)在辦公的環(huán)境之中可以是非常正常的一種狀態(tài)，但是，在變電站內(nèi)，這種狀況就有了一個(gè)較大的改變，其中最巨大的改變就在于，在變電站中，這些綜合布線系統(tǒng)必須與變電站內(nèi)的強(qiáng)磁高壓設(shè)備的控制部分相連接，在靠近這些強(qiáng)磁高壓設(shè)備之后，無(wú)源的系統(tǒng)必然會(huì)受到有源系統(tǒng)的強(qiáng)烈干擾，在實(shí)際工作中這種情況也的確時(shí)有發(fā)生，并且還存在著相互干擾的情況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)以及綜合布線系統(tǒng)中的設(shè)備或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成致命的損壞。在變電所中除了強(qiáng)磁高壓的干擾而外，還普遍存在著兩種電磁干擾，一種是一次回路的電磁干擾；一種是二次回路的電磁干據(jù)。這兩種電磁干擾是通過(guò)感應(yīng)、傳導(dǎo)與輻射等與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的靈敏元件互相作用的。一旦這些干擾的程度超出了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的靈敏元件的抗干擾能力，就會(huì)造成這些元器件的功能紊亂或失效，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)燒毀這些靈敏元器件。在干擾程度較輕的時(shí)候還會(huì)使得測(cè)控系統(tǒng)產(chǎn)生大量的無(wú)用的干擾信息，由于目前綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化程度有限，尚不能有效地剔除這些垃圾信息，因此，這些信息極為嚴(yán)重地影響了變電站的正常工作，因此，值班人員在出現(xiàn)異常信息以后必然會(huì)對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行檢查，因此，給值班人員造成了額外的工作壓力，這些過(guò)度的壓力對(duì)于在強(qiáng)磁高壓環(huán)境下工作的工作人員而言是極為危險(xiǎn)的，這就無(wú)形之中增加了事故的發(fā)生機(jī)率?；谏鲜鲫U述，可見，必須全面提高綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的抗強(qiáng)磁高壓的電磁干擾能力，一方面進(jìn)行合理的接地，另一方面消除雙絞線的串?dāng)_，同時(shí)在變電站內(nèi)使用的電器設(shè)備要盡可能地使用有屏蔽的線纜以提高其抗干擾能力。

1、針對(duì)靜電放電的干擾防護(hù)

目前，國(guó)家已經(jīng)制訂了標(biāo)準(zhǔn)的抗靜電干擾的試驗(yàn)，這個(gè)試驗(yàn)的主要目的就是測(cè)試設(shè)備對(duì)抗靜電的情況。試驗(yàn)的過(guò)程就是模擬人體蓄積了靜電然后瞬間釋放靜電的過(guò)程。針對(duì)變電站中的自動(dòng)化裝置應(yīng)采取有效措施對(duì)增強(qiáng)其抗靜電能力，以免因靜電問(wèn)題使得這些裝置出現(xiàn)問(wèn)題。

1.1 由于變電站的特殊性質(zhì)，所以在這種環(huán)境之中，人體的靜電會(huì)比其他環(huán)境中要多且大，而變電站中的綜合自動(dòng)化裝置的所有部件都有可能在操作人員接觸到這些部件的時(shí)候使得這些部件瞬間被靜電擊穿。在實(shí)際的抗靜電干擾時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手：

1.1.1 良好的接地保護(hù)可以有效避免靜電干擾

良好的接地保護(hù)對(duì)于任何一種環(huán)境之下的電器都是必須的，對(duì)于變電站而言更是如此。變電站中的所有與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)備必須全部有單獨(dú)的、可靠的接地措施，這樣就可以給靜電的釋放提供一個(gè)更快速更直接的接地通道，以免靜電對(duì)設(shè)備產(chǎn)生直接的干擾。

1.1.2 較大的內(nèi)部隔離空間可以更加有效地避免靜電干擾

電子設(shè)備在進(jìn)入變電站之間必須進(jìn)行檢查以確保其內(nèi)部電子系統(tǒng)與其金屬外殼之間不僅隔離良好，而且金屬外殼與內(nèi)部電子系統(tǒng)之間的空間要足夠大，這樣可以有效避免靜電對(duì)內(nèi)部電子系統(tǒng)的干擾。

1.2 變電站的電子設(shè)備在選型與選購(gòu)時(shí)必須選擇全金屬外殼，因此全金屬外殼的電子設(shè)備其抗靜電干擾能力要比其他外殼的電子設(shè)備強(qiáng)很多。

1.2.1 全金屬外殼接地操作易行

全金屬外殼的接地操作相對(duì)于其他外殼而言要容易得多，而且接地也更加可靠。不需要為這樣的設(shè)備單獨(dú)配備專用的接地線。但是如果是部分金屬外殼的電子設(shè)備就必須為其設(shè)置單獨(dú)的接地線以保證其可靠的接地。這樣的設(shè)備在選購(gòu)時(shí)要注意其局部金屬外殼上是否留有專門的接地螺針等設(shè)置。

1.2.2 插件式面板、接地困難，常常只能夠靠面板背面與機(jī)箱框架的接觸實(shí)現(xiàn)接地連結(jié)，面板上噴漆的漆膜或鋁型材的氧化膜都不導(dǎo)電，且很難清除。無(wú)法保證面板與金屬機(jī)箱框架之間形成良好的電接觸。

1.2.3 如果通過(guò)插件印制板布排專門的面板接地線，往往是得不償失，很可能把靜電放電過(guò)程中產(chǎn)生的高電壓大電流直接引入到印制板上一一形成“干擾地線”，使裝置抗靜電放電干擾的能力更加脆弱。同時(shí)該地線還有可能對(duì)一些導(dǎo)電回路的絕緣性能帶來(lái)不利的影響。

1.3 對(duì)整體面板最好能實(shí)行整體面膜覆蓋。對(duì)整體面板實(shí)行面膜覆蓋，可將面板上的顯示器、信號(hào)燈、按鍵等等都保護(hù)起采，只要面膜的強(qiáng)度足夠高（一般的絕緣面膜都能滿足要求），當(dāng)把靜電高壓施加到面膜上時(shí)，根本就沒(méi)有放電現(xiàn)象發(fā)生，也就不會(huì)有靜電放電干擾了。

2、瞬變干擾的防護(hù)

2.1 瞬變干擾的特點(diǎn) 快速瞬變干擾脈沖的主要特點(diǎn)是幅值高，前沿陡，脈沖尖，重復(fù)率高。由于快速瞬變脈沖的特點(diǎn)，其干擾傳播方式雖以傳導(dǎo)為主，但由于其頻譜帶寬所致利用分布電容也是其重要傳播方式之一，還有一部分是通過(guò)空間輻射進(jìn)行干擾，可見要求我們產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員對(duì)裝置進(jìn)行全面考慮，整體防護(hù)。

2.2 印制板和電路布局 多層印制板的選用是抑制干擾的一個(gè)很好手段，其電源回路具有很大的板間電容，可抑制電源上的各種干擾脈沖，器件間的布線也更簡(jiǎn)潔、短少、方便，可大大減少各回路間的串?dāng)_耦合。如選用雙面板進(jìn)行布線，則更要對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行仔細(xì)推敲，精心布置。

2.3 裝置輸入、輸出回路的配線和布線 自動(dòng)化裝置的特點(diǎn)是有大量的輸入、輸出回路，，如電源回路、電壓回路、電流回路，開入回路、開出回路等，由于整屏布線時(shí)很難把他們一一分開，分別布置，它們常常都是捆扎在一起，由電纜通過(guò)各種溝、槽通道連到各個(gè)取樣點(diǎn)或控制點(diǎn)，因此，通過(guò)分布電容的鍋臺(tái)，各個(gè)輸入、輸出回路，都可能會(huì)引入干擾。對(duì)這樣的輸入、輸出線，在裝置內(nèi)部的布線一定要精心安排，進(jìn)入裝置后要盡快進(jìn)入隔離器件。

2.4 開關(guān)電源

開關(guān)電源對(duì)電源回路的干擾有一定的隔離作用。但開關(guān)電源的進(jìn)出線一定要分開布線，有的裝置裝有電源開關(guān)，并把電源開關(guān)布置在面板上，對(duì)這樣的設(shè)計(jì)一定要小心安排，開關(guān)連線要取在電源濾波器（開關(guān)電源的內(nèi)部濾波器）的后面，面板開關(guān)的線一定要相對(duì)“干凈”一些，最好選用屏蔽線。

2.5 濾波器的選用

濾波器應(yīng)直接安裝在裝置上，并按濾波器的使用要求進(jìn)行安裝布線，這樣才能使濾波器發(fā)揮應(yīng)有的作用，如只能將濾波器安裝在屏架上，則需設(shè)計(jì)人員和安裝人員認(rèn)真安排，精心施工，濾波器的輸入線和輸出線一定要分開，輸出線和其它可能產(chǎn)生干擾的回路一定要遠(yuǎn)離，輸出線越短越好，防止在外暴露過(guò)長(zhǎng)，重新接收或鍋臺(tái)干擾，濾波器的外殼要良好接地，以保證其濾波效果。

3、電磁場(chǎng)干擾的防護(hù)

抗輻射電磁干擾所要做的就是選擇全金屬機(jī)箱，保證機(jī)箱整體電氣連結(jié)良好并可靠接地，裝置面板上的開孔不能夠太大、機(jī)箱上的散熱孔應(yīng)開成圓形小孔（圓孔比長(zhǎng)孔屏蔽效果好），這樣才能使機(jī)箱起到應(yīng)有的屏蔽效果。

結(jié)束語(yǔ)：

隨著變電站自動(dòng)化系統(tǒng)大規(guī)模地利用和繼電保護(hù)設(shè)備的不斷更新，干擾問(wèn)題是造成繼電保護(hù)裝置不正確動(dòng)作和監(jiān)控系統(tǒng)不正常工作的主要原因之一，采取有利措施解決保護(hù)和自動(dòng)化設(shè)備的抗干擾問(wèn)題越來(lái)越迫切。解決好這個(gè)問(wèn)題，將可以顯著提高保護(hù)的正確動(dòng)作率。以上分析了高壓變電站內(nèi)保護(hù)和自動(dòng)化設(shè)備所受干擾的種類及機(jī)理，并給出了實(shí)際可行的解決措施，從而使得保護(hù)裝置和自動(dòng)化系統(tǒng)真正成為變電站安全運(yùn)行的守護(hù)神。

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