工程技术500kV变电站微机继电保护装置的抗干扰措施分析《石家庄供电公司人事部培训中心河北省石家庄市。50000)摘要:本文在分析了各种千扰来源和传播途径的基础上，给出了500kV变电站微机继电保护装置从干扰源，二次回路、配线、装置本体与硬件等方面人手的五项抗干扰措施。康晓关键词中图分类号:变电站:TM5继电保护文献标识码抗干扰;A1干扰来源高压变电所是具有高强度电磁场环境的特殊区域。装在高压变电所内继电保护和自动装置不断受到正常运行情况和某些特殊偶然情况下产生的强电磁场干扰。当采用具有很高抗电磁干扰能力的电磁型元件时，变电所的电磁干扰问题并没有提到议事日程。随着半导体电子元器件尤其是微处理器广泛应用于保护装置中，二次回路设备的电磁干扰向题开始突出表现出来。影响继电保护和自动装置的变电所电磁干扰，包括来自一次系统的干扰，如变电所遭雷击，雷电流通过接到变电所母线的架空线路传人变电所.电力系统发生短路故障.在正常运行条件下，在变电所内进行断路器，隔离开关等的操作，也包括来自二次回路本身的干扰;运行人员在近处使用步话机和由于人身触及电了设备外壳产生的火花放电等。所有微机系统均应适应高压变电所的电磁场环境，满足针对以上干扰的一切要求，即下频耐压、雷电波、脉冲干扰，静电放电、辐射电磁场及快速瞬变干扰试验标淮等。2电磁干扰的传播途径在高压变电所，有多种渠道将电磁干扰源和受干扰的二次回路和二次设备联接起来，这些祸合渠道包括以下方面:2.1辐射干扰①步话机的辐射干扰。②高压开关场的直接电磁干扰。现代微机继电保护和控制设备直接安装在开关场，抗高压开关场电磁千扰就成为关键性问题。因为与步话机引起的电磁干扰相比，不但干扰强度高出了一个数量级，且干扰的频谱也更宽，所以必须对保护设备进行特殊屏蔽。500kV变电站微机保护采用了三层结构:以焊接的金属板柜为第一层，处理的信号均经接口单元接入。在接口单元中设有隔离变压器及光拐等，以隔离进入的电流电压信号与输入、输出的二进制信号。设计良好的箱体和良好的接地屏蔽，保证共模干扰不进入内部的信号处理系统。以铝结构框架及外壳形成第二层。带护环的多层板的印刷线路则为第三层。2.2开关场的各种招合文章编号:1672-3791(2007)01(b)-0031-02①电容祸合，②电感祸合;③传导祸可能出现很高的暂态电压。合。3.2.2高频保护的抗干扰措施当同一电缆中某芯线通过很强的干扰电全线速动的高频保护作为线路保护的主流时.将在其它芯线感应出干扰电压，并在终保护，它具有重要的作用，构成高频保护通端联接设备上的共模与差模干扰的形式出现。道的高频电缆与一般控制回路电缆相比具有特殊性。3变电所的抗干扰措施高频电缆从祸合电容器底座引下时，应为控制装置与继电保护装置的正常运采取以下抗干扰措施:行，一方面要求二次电子设备本身具有符合降低底座高度，用多根线作为一次接地要求的抗电磁干扰能力;另一方面在变电所线，并增加一次接地线接地点的地网密度;的设计和建设中采取相应措施，使得传到这二次电压电缆回路不得借用一次接地线接些二次设备上的干扰水平降低到低于它们可地，按地点离一次接地线的接地点有一定距接受水平川。离，二次电压引下底座时应尽可能与一次接3.1在千扰源上降低干扰地线靠近，装电缆的铁管应在底座处与联通首先希望在一次千扰源上降低干扰水地网的底座铁架联通。平，但这种事情行之不易，有的不可能。在可高频同轴电缆的屏蔽层一身兼二任，‘除能采取的措施中，最重要的是一次设备的接起屏蔽作用外，同时又是高频通道的回程导地问题，尽可能降低一次设备如避雷器、电流线。如同轴电缆屏蔽层一点接地，在隔离开互感器、电压互感器等的接地阻抗，降低因注关操作空母线时，必然在另一端产生高暂态人高频电流时产生的暂态电位升;并构成具电压。但屏蔽层两点接地后，当高压电网发有低阻抗的接地网，以尽可能降低变电所内生接地故障后，当高压电网发生接地故障，的地电位差，以降低对二次回路及设备的干接地电流通过变电所地网时，在两接地点间扰。但无论如何，只可能降低干扰水平而不能的工频地电位差将形成纵向电压引入高频电完全避免对二次回路及设备的干扰。3.2二次回路上的抗干扰措施缆回路，所以收发信机与联接滤波器的联接.应将形成线路申谐滤波的电容接到变量器与由于一次系统来的电磁干扰不可避免，高频电缆缆芯之间，以形成对工频电流的抑降低对二次回路及设备影响的基本手段是设制。同时为进一步降低两端间的地电位差，和法断开二次回路及设备与一次回路之间锅尽可能降低屏蔽层两端间因两端接地而引入合。普遍采用以下的重要措施:3.2.1屏蔽电缆两端接地的由通过屏蔽电流引起的电压降，与同轴电缆并联敷设紧邻的100mmz粗铜导线。该接采用带屏蔽层的控制电缆，且屏蔽层在地粗导线应置于电缆沟上层，即干扰源和控开关场和控制室内两端同时接地是70年代以制电缆中间.来国际通用的一种有效的二次抗电磁干扰措3.2.3构造等电位面施，它的好处有以下两条:基于微机保护装置的重要特点，一是自当控制电缆为母线暂态电流包围时，在检能力，二是通信功能。如微机继电保护装电缆的屏蔽层中将感应出屏蔽电流，由屏蔽置集中在主控制室，为实现可靠通信，必须电流产生的磁通，将抵消母线暂态电流产生将联网的计算机和各套微机保护以及其的磁通对电缆芯线的影响。它基于微机的控制装置都置于同一等电位平屏蔽层两端接地，可降低由于地电位升产生的暂态感应电压。当雷电经避雷器注人台上，这个等电位面应该与控制室地网只有一点的联系，这样的等电位面的电位可随地地网，使变电所地网中的冲击电流增大时，网的电位变化而浮动，同时也避免控制室地将产生暂态的电位波动，同时地网的视在接网的地电位差窜入等电位面，从而保持联网地电阻也将暂时升高。当低压控制电缆在上微机设备的地之间的电位差，保证微机保护和联网通信的可靠运行。电位的波动而受到干扰，如屏蔽层只在一端3.3装I配线上的抗干扰措施(下转33页)科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION31述地电位升的附近敷设时，电缆电位将随地接地，在非接地断的包皮对地与导线对地将工程技术的数值，四个相位寄存器还可以设置两频率信号的相位，通过相位累加实现两个不同频率信号的输出，实现调频131。调频模块硬件系统组成框图如图3所示:软件设计的关键是对AD9851内部控制寄存器的控制，以实现各种不同设定频率的输出并显示。程序流程图如图4、图5、图6所示。3实验结果及结论通过实验测试，本系统可以完成以下功能:(1)正弦波输出频率范围:1kHz-70MHz;(2)具有频率设置功能，频率步进100Hz或其它任意值。(3)输出信号频率稳定度:优于10-5;(4)输出电压幅度:在500负载电阻上的电示波器观察时无明显失真，(6)增加输出电压幅度:在工作频率范围内，50。负载电图4信号发生器程序流程图压峰一峰值Your)1V。(5)失真度:用阻上正弦信号输出电压的峰一峰值Vow6V士图5AD9851调频输出控制的程序流程0.1V，(7)产生频率调制(FM)信号:在l00kHz-lOMHz频率范围内产生IOkHz最大频偏，且最大频偏可分为5kHz/lOkHz二级程控调节，正弦调制信号频率为IkHz，调制信号自行产生。测试结果表明，墓于DDS的频率合成技术能够产生高分辨率、高稳定度的正弦波信‘号，井且合成频率可以做得很高，因此DDS技术广泛应用于电子测试设备、慢速扫频仪、DDS调谐和数字调制等领域。参考文献[l]黄智伟.无线数字收发电路设计.北京:电子工业出版社，2003年，第1版.[2l何立民.单片机接口技术【M].北京:北京航空航天科技大学，2000年，第2版.[31高吉祥，黄智伟，陈和.高频电子线路[M1.北京:电子工业出版社，2003年，第1版.MHz，分辨率为0.04Hz。信号发生器硬件系统组成框图如图2所示。2.2频率调制(FM)信号产生AD9851内部有两个32位的频率寄存器，这种结构使AD9851在通信调制中得到(上接31页)除了在二次回路上采取措施外.在微机保护盘上对交流及直流电源导线也应采取抗千扰措施。如开关场进线在继电保护盘端子处经电容接地，这是因为控制电缆电磁干扰中电母线传到控制回路，控制电缆的屏蔽对这种干扰为力。在二次回路端子上出现共模干扰，还由于屏蔽层屏蔽作用不理想，通过控制电缆所具有的一定值的转移阻抗，也会有一定的残留电压。另外，一个共模干扰的来源，是控制电缆屏蔽层引出接地线在一次设备端子因通过高频屏蔽电流所产生的高频电压。由于以上原因，除了采用屏蔽电缆以外，还应该在开关场进线的继电保护盘了广泛的运用。在并目应控制器的控制下，用户可以根据需要通过控制器接口输入相应的频率控制字，单片机通过串行方式将频率控制字加载到AD9851的两个频率控制字中，用户可以根据需要随意设定两个频率寄存器端子上对地接入高频滤波回路，而最为简便的是在这些端子上接入对地电容。3.4在保护装里本体及硬件上采取的抗干扰措施3.5在二次回路上采取的另外一些抗干扰措施①弱电和强电不合用一根电缆。②保护用电缆与电刀电缆不同层敷设。③保护用电缆敷设路径应尽可能离开高压母线及高频暂态电流人地点，应与高压母线垂直，最好不要平行敷设。④由同一设备引出的所有电缆，在开关场必须靠拢在一起。①保护装置的箱体必须经试验验证可靠接地，所有隔离变电器的一、二次绕组间必须有良好的屏蔽层，屏蔽层应在保护屏可靠接地。②保护装置只能以空触电或光祸输出。③外部引人至微机保护的空触电，进入保护应经光电隔离。④CPU插件总线不外引。⑤模拟量输入通道加光藕。⑥背板走线采用抗干扰设计。参考文献[1]朱声石.高压电网继电保护原埋及技术国电力出版社.2003.冲科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION3
