電網(wǎng)自動化系統(tǒng)干擾問題研究

葉景

摘 要：電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的使用目的是持續(xù)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地提供電網(wǎng)的實時信息，準(zhǔn)確的對電網(wǎng)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。由于電網(wǎng)所處環(huán)境復(fù)雜、特殊，受到廠、站端干擾問題明顯，電網(wǎng)自動化系統(tǒng)在強電磁場干擾的環(huán)境下工作，必須考慮到電氣控制的電磁兼容性（EMC）等設(shè)計問題，因此，在電網(wǎng)自動化系統(tǒng)上尤其要對安裝、連接、屏蔽及接地要特別注意防干擾的問題.確保自動化系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和可靠運行，必須消除或減小各種干擾對系統(tǒng)的影響。這對電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的健康發(fā)展有著重要意義。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)自動化系統(tǒng) 干擾 問題研究

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（a）-0023-01

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力工業(yè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日漸龐大，復(fù)雜。電網(wǎng)自動系統(tǒng)由計算機、遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)（RTU）及控制設(shè)備組成，由于電力自動化系統(tǒng)屬于高度集成化的弱電設(shè)備，因為系統(tǒng)絕緣性不好，對外界的干擾相當(dāng)敏感，對雷電等強電磁脈沖和過電壓的耐受能力低，外界的干擾會造成系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信息的采集、處理、和傳輸存在誤差，進(jìn)而影響系統(tǒng)的正常運行。所以要采取有效的解決措施，加強系統(tǒng)對抗干擾的防護(hù)，減小由于外界因素對系統(tǒng)的干擾，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的抗干擾能力。

1 干擾的形成因素

干擾因素主要來自雷電的干擾、電網(wǎng)的干擾和電氣設(shè)備干擾。由于天氣原因，雷電與系統(tǒng)相連的瞬態(tài)場在雷擊后引起強烈的電磁干擾，并通過瞬態(tài)場影響到周圍，從而使系統(tǒng)受到干擾。雷電的強電脈沖可以通過電線入侵系統(tǒng)，而且雷電強脈沖電磁場會產(chǎn)生過電壓嚴(yán)重干擾系統(tǒng)，甚至可以毀壞系統(tǒng)設(shè)備。在電網(wǎng)內(nèi)部，突然發(fā)生的輸電線路事故、運行狀態(tài)的突然變化、大功率設(shè)備、電機的啟動。配電線路相接的負(fù)載發(fā)生變化等現(xiàn)象，都會造成電壓的瞬間改變。這些干擾會造成系統(tǒng)電路混亂，破壞計算機程序，最終導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。電壓電流變化過大的的電氣設(shè)備、變化的電壓、電流通過耦合現(xiàn)象也可以干擾系統(tǒng)。

2 電氣控制電磁兼容性的設(shè)計

要使電氣設(shè)備具有良好的電磁兼容性，以此來減少對電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的影響，就需要專門考慮與EMC設(shè)計相關(guān)的的內(nèi)容。電磁兼容技術(shù)包含以下幾個方面：地線設(shè)計、線路板設(shè)計（PCB）、濾波設(shè)計、屏蔽與搭接設(shè)計。電磁干擾的問題多數(shù)是地線產(chǎn)生的，一個電路的基準(zhǔn)電位就是地線電位，地線電位如果設(shè)計不合理，地線電位就會不穩(wěn)。從而導(dǎo)致電路故障，確保地線電位的穩(wěn)定進(jìn)而消除干擾現(xiàn)象。線路板設(shè)計是整個電磁兼容設(shè)計的核心問題，線路板設(shè)計一定要做到減小線路板上電路之間的互相影響，減小電路上產(chǎn)生的電磁輻射和降低外界干擾的敏感性。濾波設(shè)計是解決電磁干擾的關(guān)鍵所在，設(shè)備中的導(dǎo)線接收和輻射天線，設(shè)備所產(chǎn)生的輻射發(fā)射也是通過導(dǎo)線實現(xiàn)的，而外界的干擾因素也是被導(dǎo)線所接收的，濾波就是要消除傳入導(dǎo)線的干擾信號，進(jìn)而減小對系統(tǒng)的干擾。對大部分設(shè)備而言，屏蔽是不可缺少的。

3 電氣控制干擾防護(hù)措施

3.1 減少電路的電容、電感和共阻抗耦合

系統(tǒng)控制信號線一定要采用垂直或輻射狀布線，使其遠(yuǎn)離動力線、高壓線，遠(yuǎn)離能產(chǎn)生高電位和大量電流的接地點。弱電信號線則不能與操作傳輸線和脈沖功率線同走一根電纜，不同電平信號線應(yīng)該使用不同電纜分層布置。盡可能的使一對信號線同走一根纜，使磁場干擾信號相互抵消。采用高質(zhì)量的穩(wěn)壓電源和配用專用電源導(dǎo)線，使電源內(nèi)阻和導(dǎo)線電阻小，共阻抗小，系統(tǒng)不要其他設(shè)備公用電源線，而且電源線要保證足夠粗，而且要短，系統(tǒng)的接地線要用短而粗的銅線，可靠地連接減小接地線的抗阻。因為控制信號線呈垂直或輻射狀布線，分別配電避免鏈形布線。增加基準(zhǔn)線和電源線的截面積，提高裝置的絕緣性，避免因為漏電而造成不必要的干擾。

3.2 設(shè)置濾波、整形、延時電路、避開干擾

想要抑制中波段高頻干擾可以對交流電源進(jìn)線安裝濾波器，減少電源波形失真的干擾，可以有效地過濾掉高頻和低頻對電氣控制的干擾，信號線可以采用濾波電路既做到防止高頻低頻干擾信號的入侵，有效的減少了過電壓和觸電抖動造成的干擾，避開低幅影響可以采用高噪聲熔纖電路提高電路的電壓，對于一些短時間的脈沖干擾可以采用延時元件或積分門限元件減小對系統(tǒng)的干擾。

3.3 采用隔離措施、屏蔽措施

為防止干擾，可以采用點隔離裝置傳遞開關(guān)信號，將產(chǎn)生電磁干擾設(shè)備的金屬外殼接地，讓其成為低等電位的屏蔽體，加裝屏蔽層在電源變壓器，電壓、電流互感器、沖擊繼電器的一二次繞組上，進(jìn)一步抑制電網(wǎng)的工頻對系統(tǒng)的干擾。信號和控制線路分別設(shè)立屏蔽電纜和脈沖功率屏蔽電纜。使用變壓器隔離可以有效的減少對系統(tǒng)的干擾。使用不間斷電源系統(tǒng)（UPS），可以有效地防止電源中斷、電源電壓波動還可以減少噪聲對其的影響。應(yīng)根據(jù)電磁干擾頻率來選擇合適的屏蔽體的壁厚、幾何尺寸、以及導(dǎo)電率和導(dǎo)磁率，還要注意屏蔽提必須有效的接地。

3.4 正確選擇接地、接零與“浮空”

將電網(wǎng)零線和各種電氣設(shè)備外殼通過低阻導(dǎo)線（<5Ω）接地，是著眼于安全的保安地線，一般無電流流過。系統(tǒng)內(nèi)部輸入、輸出信號是公共零線是信號“地線”它是電路中靜態(tài)電流的通道又是引起內(nèi)部干擾的重要部分。保安地線與系統(tǒng)信號地線應(yīng)分別設(shè)置，電子裝置中信號地線、信號源地線、和負(fù)載地線應(yīng)該分別裝置，負(fù)載地線與信號地線要在帶起上絕緣起到隔離傳輸信號的作用。如果需要集中地線在電位上需要連通時，那么盡可能的選擇合適的位置接地，以防止電位差的干擾。對于弱電回路、邏輯回路等電子電路抗干擾能力又弱，就可以采用浮空的方式，使零線與地絕緣，可以有效的阻斷電位差的干擾電流，從而減少共模干擾。等電位接地可以有效的防止設(shè)備間電位差造成事故，進(jìn)一步提高設(shè)備的防雷率。選擇正確的接地。接“零”和“浮空可以有效的減少系統(tǒng)的抗干擾性。

4 結(jié)語

想要科學(xué)合理的管理好電網(wǎng)，就離不開一套既穩(wěn)定又可靠地電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，深入分析電網(wǎng)自動化的干擾問題，進(jìn)而制定出完善的系統(tǒng)抗干擾措施，使電網(wǎng)自動化系統(tǒng)可以穩(wěn)定的運行，所以就要高度重視在系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試過程中，電氣設(shè)備的電磁兼性的設(shè)計，從而減少對系統(tǒng)的干擾，但從一個方面采取抗干擾措施很難達(dá)到預(yù)期效果，要根據(jù)實際情況綜合運用來減小系統(tǒng)的干擾因素。

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