变电站继电保护设备防干扰措施探讨

变电站继电保护设备防干扰措施探讨

庄冬欣

（国网福建省电力有限公司漳州供电公司福建省漳州市363000）

摘要：继电保护设备的微机化提升了智能化水平，但微机抗干扰能力弱的缺点也给继电保护设备带来了极大的安全隐患，本文通过对影响变电站继电保护设备干扰来源的分析，总结探讨出继电保护等二次设备采用光纤连接等措施解决干扰问题的方法，为继电保护设备的安全稳定运行打下坚实基础。

关键词：变电站；继电保护；电磁干扰

引言

随着对变电站控制要求的不断提高，以及电子、软件技术的发展，国内继电保护设备已基本实现了微机化，抗干扰问题也因此成为重要研究项目，因其涉及到设备能否正常运行，对电力系统的安全稳定至关重要。

1变电站干扰源的类型及特点

本文所讨论的干扰，主要指继电保护设备因外部因素受到的干扰。这些干扰可能是电磁感应、电场耦合、辐射、电势差或有线连接耦合等类型或几种类型的组合。干扰由干扰源通过无线或有线传播，可能造成设备性能下降，或误发信息，甚至对正常运行的一次设备误发指令，严重时导致事故的发生。

1.1雷电干扰

雷电干扰随机性强，强度大且时间极短。雷击产生的感应电势通过线路或设备通道干扰继电保护设备。由于变电站普遍处于空旷位置，加之设备及构架的特殊性，使变电站受雷击的概率较大。如果接地点设置不合理，雷电会对继电保护设备产生强烈干扰，危害巨大。

1.2接地故障干扰

接地故障分为进出线故障和设备故障二种，故障产生比正常运行电流高数倍甚至几十倍以上的大电流，形成较大的电势差和干扰，强度大时间短，使平时忽略不计的干扰源放大几倍甚至几十倍以上，通过一次回路经地网感应耦合到继电保护设备中，对继电保护设备运行造成威胁。

1.3设备操作干扰

变电站的设备操作分一次设备和二次设备操作两种。一次设备操作通常伴随回路的通断，除造成潮流变化引起干扰外，通断产生的电弧会通过电磁感应和电容耦合方式对继电保护设备产生较强的干扰。二次设备操作一般是不会对继电保护设备造成影响，但如果存在设计不合理、施工不良和设备材料选择不当等因素时，在诸如恶劣天气等特殊情况下，有时会误发信息，甚至会引起继电保护设备的误动。

1.4电磁波干扰

随着国家对无线应用波段的逐步放开和移动无线设备的大量应用，空间充满各种类型和频段的商用及民用电磁波。这些电磁波或多或少对继电保护设备产生电磁干扰。规范发射的电磁波通常是不会影响继电保护设备正常运行的，但一些民间改装的大功率无线设备，在距离二次设备较近时，有可能对设备造成较大的干扰，严重时会使设备误发信息或影响设备正常运行。

1.5设备运行干扰

变电站设备及材料种类繁多，除了可见的有线连接外，还存在各种类型的电磁感应耦合等连接形式，会产生不同的干扰源，各种一、二次设备和元件及导线电缆等材料，往往本身即产生干扰源，这些干扰是长期的、无时不在的。在受到短路等外界故障影响时，继电保护设备受到的干扰值会大幅度增加，严重时引起设备不正常动作。

1.5.1一次设备干扰

变压器、断路器、隔离开关等一次设备运行时，会产生电磁感应和电容耦合干扰，有些设备会产生局部或静电放电等现象。当设备触头接触不良时，会产生不同程度的干扰。现在变电站占地少，使单位空间的电磁感应值更高，会对继电保护设备特别是布置在一次设备周边的设备，带来更大的隐患。

1.5.2二次设备干扰

微机化的继电保护设备抗干扰能力弱，380/220V甚至更低电压等级的设备和元件故障都有可能对继电保护设备产生干扰，这些干扰的后果一般是误发信息，也可能发生连接故障、数据传输失败等事件。

1.6低压电缆等材料的干扰

低压动力和控制等二次铠装电缆，特别是从主控（设备）室到屋外一次设备的长电缆，在正常运行时都会受到一次设备电磁辐射干扰，如果电缆屏蔽性能差或接地方式选择不合理时，在系统故障时，电缆所受到的干扰就可能引起所连设备误发信号等恶性事件。

2降低干扰的措施

根据以上对干扰的分析，我们认识到必须从设计、设备选择、施工和运行等各阶段，加强对干扰的研究，提出降低干扰的措施，才能保证继电保护设备的稳定运行。

2.1创造良好的接地环境

优化变电站的选址和接地网的设计，选择铜或其它性能优良的接地材料，配置二次设备接地的等电位系统，定期复测及检查接地网，确保接地电阻和电位差始终保持在一个较低的水平，将继电保护设备在受到雷击等故障干扰时产生的误差控制在允许值之内。

2.2加强建筑物及设备的电磁屏蔽设计

二次设备室，要无死角进行电磁屏蔽设计，对于远期扩建预留的门、窗和孔洞，也要进行临时性的电磁屏蔽处理，在经济可承受的范围内，优先采用二次侧光纤化输出的智能化一次设备，对继电保护设备的技术要求必须有防止电磁和静电感应干扰等屏蔽技术措施，特别是布置在一次设备旁的继电保护设备要采取多重抗干扰措施。

2.3二次设备之间采用光纤连接方式

光纤具有不受电磁干扰的独特性，目前光纤技术的经济性及光芯连接的简易化已为二次设备相互之间连接提供了最佳解决方案，它可以彻底消除金属电缆连接产生的干扰弊端。因此应尽量使二次设备（包括继电保护设备）采用全光纤化连接方式进行控制及数据交换。

2.4重视交直流电源对干扰的影响

变电站的交直流电源为所有二次设备提供电源支撑，出线遍及变电站的各个角落，出线电缆常常与诸如控制和数据缆线走向一致并紧挨敷设。交直流电源正常运行及开关操作时会输出一定的谐波电压分量，该谐波会对其它缆线或电源出线附近设备产生干扰，影响设备安全，因此应选择性能优良输出谐波分量小的智能交直流一体化电源。一体化电源的出线尽可能单独敷设并使用高性能的屏蔽电缆，且将屏蔽层接地。同时在订货时也要对二次设备内的电源插件（元件）提出解决干扰问题的技术要求，防止在外界故障等冲击下因电源插件（元件）的问题影响设备的运行。

2.5提高继电保护设备的硬件和软件抗干扰能力

在继电保护设备硬件设计中，除要求设备外壳采用抗干扰的电磁屏蔽设计外，应尽可能优先采用光纤接入方式。不能采用光纤接入时，设备的模拟量和电源等输入量均需采用隔离变压器及保护接地等屏蔽措施，并经滤波后才能进入设备内部。模拟量和开关量需经光电耦合隔离才能进入设备。在继电保护软件设计中，必须配置运行自检程序，保证程序运行不正常时自动复位报警并给出错误类型信息。输入的数据采集量均需进行数字滤波处理。运行数据应有自动备份等数据冗余技术。对输入量要有延时和多次测量的设计，对输出量要有输出回读核对的设计，以保证输入和输出的正确性。

2.6合理设置一、二次设备接地方式

在保证接地网良好前提下，所有一次设备接地和屏蔽端均要接到就近的接地网，并保证连接体截面满足最大短路电流下的要求。继电保护等二次设备接地和屏蔽端则要统一接到专用的二次设备接地等电位系统，所有电缆的屏蔽层也要全部接地。

3结束语

随着社会对供电可靠性要求的不断提高，变电站设备的复杂程度及自动化水平也越来越高，只有解决干扰问题才能保证继电保护设备对变电站的保障作用。变电站智能化等新技术的采用，也将产生新的干扰问题，因此只有不断深入探讨继电保护设备的干扰问题并创新抗干扰技术，才能始终保证继电保护设备和电力系统的安全稳定运行。

参考文献

[1]李融，王栋.关于变电站继电保护抗干扰技术探讨[J].科技创新与应用,2017年28期.

[2]王荣平.浅谈35kV变电站继电保护的运行维护及故障处理[J].科技风,2016年19期.