抗干擾技術(shù)在電力自動化裝置中的應(yīng)用研究

張 寧，汪悅生，江千軍，何怡燕，賈 曉，吳 晗（國網(wǎng)安慶供電公司，安徽 安慶 246003）

0 引 言

如今，電力自動化裝置在生產(chǎn)與運(yùn)輸環(huán)節(jié)中廣泛應(yīng)用，提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。但是，電力自動化裝置內(nèi)部系統(tǒng)易在外界干擾影響下出現(xiàn)故障，人們需要將抗干擾技術(shù)應(yīng)用于裝置內(nèi)部，提高裝置的抗干擾能力。同時，規(guī)范裝置管理程序的具體應(yīng)用，從抗干擾技術(shù)的優(yōu)勢角度出發(fā)，強(qiáng)化抗干擾技術(shù)的應(yīng)用效果。

1 電力自動化裝置產(chǎn)生干擾的原因及影響

1.1 電力自動化裝置產(chǎn)生干擾的原因

電子自動化系統(tǒng)運(yùn)行中，設(shè)備受到外界干擾時會產(chǎn)生不同干擾源。當(dāng)電力自動化裝置在獲取微機(jī)信號時，裝置自身帶有信號剔除能力，這時部分無效裝置會產(chǎn)生較弱的信號，給設(shè)備帶來干擾影響。自動化裝置產(chǎn)生干擾的原因，可主要概括如下。第一，電源電磁干擾。電力自動化裝置的電源中有著一定的電磁性負(fù)荷，斷開時電感線圈上會有較高的感性電壓。如果高電壓通過，將有可能使斷開接點被擊穿，甚至產(chǎn)生電弧，并帶有高頻噪聲干擾源。第二，直流電壓紋波給自動化裝置帶來的工頻干擾。這一干擾現(xiàn)象帶來的影響并不嚴(yán)重，可以在自動化裝置的設(shè)計階段加以控制。第三，信號線帶來的干擾。由于信號線平行產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象，受到電壓沖擊影響時也會給電力自動化裝置帶來干擾源。

1.2 干擾因素給電力自動化裝置帶來的不良影響

根據(jù)對電力自動化裝置產(chǎn)生干擾的原因分析，得知干擾現(xiàn)象嚴(yán)重影響裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。它主要對裝置的信號造成影響，擾亂發(fā)出的信號或者對信號進(jìn)行控制形成錯誤操作。當(dāng)電力自動化裝置受到信號干擾時，一般情況下信號頻率會突然增高，并伴隨著幅度加大的現(xiàn)象。分析干擾因素對裝置產(chǎn)生的影響，主要包括如下方面。第一，干擾因素對電力自動化裝置的電源回路產(chǎn)生影響。信號干擾源會使計算機(jī)與監(jiān)控設(shè)施無法穩(wěn)定工作，進(jìn)而影響裝置的正常使用。嚴(yán)重情況下，干擾源會導(dǎo)致電力自動化系統(tǒng)出現(xiàn)誤操作，甚至使系統(tǒng)死機(jī)。第二，干擾因素對裝置模擬輸入通道產(chǎn)生影響。信號干擾下，電力自動化裝置的模擬量無法正常輸入，引入電壓會發(fā)生數(shù)據(jù)采集錯誤，無法保障電流互感器內(nèi)的數(shù)據(jù)真實性與準(zhǔn)確性，最終得到裝置采集到的信息全部無效。嚴(yán)重情況下，裝置的部分零件與整體結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)損壞。第三，信號干擾對電力自動化裝置開關(guān)量通道產(chǎn)生影響。這一影響現(xiàn)象主要體現(xiàn)為斷路器與隔離開關(guān)無法正常工作，各自的功能得不到發(fā)揮。此外，干擾源也會影響電力設(shè)備，使設(shè)備無法運(yùn)轉(zhuǎn)。第四，信號干擾對電力自動化裝置的數(shù)字電路產(chǎn)生影響。干擾現(xiàn)象容易影響系統(tǒng)電路，導(dǎo)致電路內(nèi)的程序出現(xiàn)混亂，進(jìn)而出現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)行錯誤，影響電力裝置的后續(xù)工作[1]。

2 抗干擾技術(shù)在電力自動化裝置中的應(yīng)用研究

2.1 抗靜電放電干擾技術(shù)

抗靜電放電干擾技術(shù)作為抗干擾技術(shù)的一種，可以應(yīng)用在電力自動化系統(tǒng)中，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。從人體靜電放電干擾性實驗得知，電力自動化裝置與電力設(shè)備在操作時經(jīng)常出現(xiàn)靜電放電現(xiàn)象，產(chǎn)生電磁信號后將影響裝置運(yùn)行。如果靜電放電帶來的影響過大，電力自動化裝置也會面臨設(shè)備損壞問題。分析電力自動化裝置的抗靜電放電干擾技術(shù)的應(yīng)用措施，如使用金屬面板機(jī)箱。一般情況下，電力裝置都會應(yīng)用整體性金屬殼和金屬面板，而不是插件式面板，使得自動化裝置機(jī)箱外部的面板與地面保持更近的距離。如果使用插件式金屬面板，無論是漆膜還是氧化膜，其材質(zhì)都不是導(dǎo)電材料，無法直接與地面接觸。只有讓電力裝置機(jī)箱框架和面板相接觸，才能使二者有效連接，從而實現(xiàn)機(jī)箱框架和面板的科學(xué)導(dǎo)電。

使用多功能抗擾度測試儀可以實現(xiàn)對電力自動化裝置的抗靜電干擾測試。該裝置可以進(jìn)行靜電放電抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度及浪涌（沖擊）抗擾度3項試驗的多功能組合抗擾度測試?？梢詰?yīng)用聚四氟乙烯材料預(yù)防靜電對裝置產(chǎn)生的干擾，同時研究人員需要分析材料的抗蠕變性、耐磨性差、線膨脹系數(shù)大等缺陷問題，做出改性處理。在電力自動化裝置中應(yīng)用抗靜電放電干擾技術(shù)，可以應(yīng)用多菱防靜電聚四氟乙烯。該材料保留了原有基材固有的物理特性，同時加入了其他改性材料，可以有效起到預(yù)防靜電的作用。不僅如此，聚四氟乙烯使用壽命較長，適合用于特殊要求下的電力自動化裝置[2]。

2.2 抗瞬變信號干擾技術(shù)

在電力自動化裝置內(nèi)應(yīng)用抗瞬變信號干擾技術(shù)，具體內(nèi)容如下。第一，使用多層印制板，防止產(chǎn)生瞬變信號。由于多層印制板的抗干擾性較強(qiáng)，通過電源回路板的電容組織靜電對設(shè)備電源產(chǎn)生不良影響。不僅如此，多層印制板結(jié)構(gòu)布局空間較大，可以緩解信號干擾。第二，合理布置電源回路的布線與配線方式，將電力自動化裝置的各項器件隔離。準(zhǔn)確把握線路長度，防止線路之間混合。第三，科學(xué)設(shè)置開關(guān)電源，發(fā)揮開關(guān)電源對電力自動化裝置起到的抗干擾作用。安裝開關(guān)電源時，進(jìn)線與出線需要分開；安裝面板電源開關(guān)時，可以使用屏蔽線將開關(guān)線放在濾波器背面。開關(guān)引線應(yīng)與指示燈的線路隔開，避免不同線路在工作時產(chǎn)生干擾問題。第四，使用濾波器預(yù)防瞬變干擾信號?？茖W(xué)選擇濾波器的型號，確保設(shè)備安裝合理，充分發(fā)揮設(shè)備對干擾因素的抵抗能力。建議使用金屬外殼材料的濾波器，提高濾波器在實際運(yùn)行中的接地效果[3]。

2.3 規(guī)范管理程序的具體應(yīng)用

程序管理能夠在電力系統(tǒng)自動化干擾處理中起到規(guī)范與限制的作用。實際具體應(yīng)用過程中，主要包含以下方面。第一，管理程序的規(guī)范能夠?qū)崿F(xiàn)人員的合理配置，使其明確自身的工作內(nèi)容與目標(biāo)，還可以強(qiáng)化工作效率與質(zhì)量，使電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。第二，管理程序能夠完善涉及的規(guī)則制度，明確員工的培訓(xùn)目標(biāo)，提升員工對電力系統(tǒng)開展繼電保護(hù)工作的能力。第三，管理程序能夠促使相關(guān)管理人員對故障排查過程中涉及的維護(hù)方案和處理對策進(jìn)行檔案化管理，對出現(xiàn)幾率高、威脅較大的故障進(jìn)行研究，并將其結(jié)果作為日常維護(hù)管理的依據(jù)，減少同類故障的發(fā)生率。第四，應(yīng)用規(guī)范管理程序，可以確保在檢修和故障排查過程中，對故障的原因、特點以及具體表現(xiàn)進(jìn)行分析與總結(jié)，以此制定之后的檢修計劃與處理方案。第五，管理程序的規(guī)范可以落實責(zé)任制度，明確工作中涉及的責(zé)任歸屬，便于公司定期開展業(yè)務(wù)考核和設(shè)立合理的獎罰制度。此外，管理程序的應(yīng)用可以使二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)得到精細(xì)處理與監(jiān)測，充分體現(xiàn)出繼電保護(hù)與監(jiān)測管理的意義。

2.4 提升裝置自身抗干擾能力

在電力自動化裝置中應(yīng)用抗干擾技術(shù)，可顯著提升自動化裝置抗干擾性能，降低裝置對干擾因素的敏感性，使部分干擾信號不再被獲取，自動化裝置可穩(wěn)定運(yùn)行。例如，在電力自動化裝置的運(yùn)行系統(tǒng)中設(shè)置多CPU結(jié)構(gòu)，合理布置擂件，利用硬件設(shè)備保證裝置運(yùn)行穩(wěn)定性；多CPU結(jié)構(gòu)相互補(bǔ)充，自動恢復(fù)電路故障，保證裝置連續(xù)運(yùn)行。其中一個CPU受到干擾產(chǎn)生運(yùn)行程序故障時，另外的CPU設(shè)備可快速啟動運(yùn)算程序，保證自動化裝置穩(wěn)定運(yùn)行，避免自動化裝置出現(xiàn)失控的情況。

除降低裝置敏感度外，還需提高裝置抵御干擾信號的能力，安裝控制零件提高設(shè)備對干擾信號的控制能力，消除外部干擾信號對自動化裝置的影響，提升設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量。在電氣自動化裝置工作期間，最易受到電磁干擾，嚴(yán)重影響自動化裝置的運(yùn)行安全，威脅電力生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)陌踩?，甚至對工作人員人身安全造成威脅。因此，著重提高裝置自身抗干擾能力可起到直接作用，將自動化裝置外殼更換為高新材料，削弱電磁干擾對自動化裝置的影響，顯著削弱干擾信號的影響，提高裝置自身抗干擾能力和裝置運(yùn)行安全性，保障穩(wěn)定的電力生產(chǎn)和運(yùn)輸，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)收益。

3 結(jié) 論

電力系統(tǒng)運(yùn)行時，電力自動化裝置易受到電磁干擾出現(xiàn)故障問題。因此，裝置的抗干擾是設(shè)備運(yùn)行過程中必須重視的問題。要應(yīng)用抗干擾技術(shù)，同時要求研究人員分析干擾產(chǎn)生的原因和干擾因素給設(shè)備帶來的影響，合理應(yīng)用抗靜電放電干擾技術(shù)與抗瞬變信號干擾技術(shù)，保障電力自動化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。