微机继电保护装置电磁兼容研究陈雷

微机继电保护装置电磁兼容研究陈雷

陈雷

（南京磐能电力科技股份有限公司江苏省南京市210000）

摘要：随着科学技术的不断发展，电子元件与微型计算机等被广泛运用于电力系统中，为提升电力系统运行的安全可靠性奠定了基础。变电站因聚集了大量的一二次装置，进而使得电磁较强，对于微机继电保护装置的运用而言，极为容易受到电磁的干扰，因此，这就需要针对这一装置所呈现出的电磁兼容问题进行完善解决，为确保继电保护装置实现安全可靠运行奠定基础。本文对微机继电保护装置电磁兼容进行分析研究。

关键词：微机继电保护；装置；电磁兼容

在微机型继电保护装置工作过程中，经常会受到干扰，产生干扰的原因是来自多方面的，一旦没有及时发现这些产生的干扰原因，就会影响电力系统的正常运行和工作。所以研究好微机型继电保护装置干扰产生的类型以及做好抗干扰的措施是十分必要的。

1电磁兼容的基本概念

根据国际电工委员会（IEC）的定义，所谓电磁兼容（EMC），指的是设备或系统在其电磁环境中能不受干扰地正常工作，而且其自身所发出的电磁能量也不至于干扰和影响其他设备的正常运行。简单的说，电磁兼容就是各种设备和系统在共同的电磁环境中互不干扰，并能各自保持正常工作的能力。

2干扰的形成及其基本要素

干扰的形成包括了干扰源、传播途径和被干扰对象三个基本要素。要将电磁兼容问题解决好，必须围绕这三个基本要素抑制干扰源、阻断干扰传播通道以及提高设备自身抗干扰能力。

3电磁干扰的传播途径

电磁干扰的传播途径包括两种，一种是通过金属导体以及电感、电容、变压器或电抗器等的传导。这种传导方式的特点是这些载体在传导电磁干扰信号的同时也消耗干扰源的能量。另一种途径是以电磁波的形式在空间中的辐射干扰。这种传导方式的特点为干扰源对外辐射能量具有一定的方向性，并且辐射的能量随着距离的增加面逐渐减弱。这两种传播途径在传播过程中可以相互转换。

4微机型继电保护装置产生干扰的类型

微机型继电保护装置产生干扰的原因主要是二次回路受到影响，从而影响微机系统内部的正常运行，最终使电力系统内部的元件不能正常工作，微机型继电保护装置在运行过程中，产生干扰的类型主要来自以下几个方面：

4.1接地故障产生干扰

在变电站内部工作的过程中，当发生单相或者多相接地问题时，会产生故障的电流，这种故障电流具有一定的特性，通过变压器的中性点，接地故障产生的故障电流会进入地网之中，并且经过大地和架空的地线流到故障地点。强大的故障电流会沿接地点流入到变电站的地网，地网的各个点会产生很高的地电位差，这个电位差被称之为50HzT频干扰，将会影响微机型继电保护装置，对高频保护产生严重的威胁。

4.2电感耦合产生干扰

电感耦合产生干扰主要是当隔离开关进行操作后，会发生高频电流或雷电电流，这些电流通过高压母线时，高压母线的周围会产生大量的电磁磁场，这时一部分磁场会把二次电缆包围，使二次回路发生时产生的感应会发生干扰电压，传到继电保护装置的二次设备端。接地电容使母线上的高频电流注入地网后，就会导致地网的电位和地网不同点电位差的区别。干扰的原理主要是在二次电缆的屏蔽层中能够受到高频电流，从而对二次回路发生干扰。

4.3断路器操作故障产生干扰

如果直流控制的回路中电感线圈被切断，就会产生宽频的干扰电波，甚至这种宽频电波频率可以达到50MHz；此外当使用电话、对讲机、计算机等通讯设备时，也会产生高频电磁干扰，从而严重威胁对微机型继电保护装置的稳定。

4.4雷电产生的干扰

在雷电高发地区或者多雨多雷电季节，变电站容易受到雷击的危害。当户外的电线线路或者构架受到雷击时，会产生大量的电流接入到地网之中，并且因为地网存在电阻，就会使二次电缆的屏蔽层在不同的接电点接地，就会产生一种暂态电流，这种电流会流经屏蔽层，使二次电缆中的芯线感应产生干扰电压，同时线路感应产生的干扰电压会通过相应的测量设备引入到二次回路中。此外二次回路中产生的干扰电压可以达到30kV，产生的频率达到几兆赫，会对微机型继电保护装置产生严重的威胁。

5微机保护装置抵制电磁干扰的基本措施

通常抑制电磁干扰的措施包括三方面内容一方面是积极防电磁干扰的措施，即抑制干扰源另一方面是消极防电磁干扰措施，即阻断干扰通道再一方面是预防抑制电磁干扰的措施，即降低受干扰保护装置的噪声敏感度。常见应用于微机保护装置中的抗干扰措施，可从硬件措施和软件措施两个角度分别加论述：

5.1硬件措施

在设计继电器保护装置的过程中，若在硬件上采用一些抗干扰措施，可以有效地抑制干扰信号的侵人，提高装置的抗干扰能力。基本防止电磁干扰的硬件措施主要包括以下几方面：

5.1.1隔离

隔离是一种切断电磁干扰传播途径的抗干扰措施。为了有效抑制共模干扰，通常将保护装置中与外界相连的信号线、电源线等经过隔离后再连人装置内部。常见的隔离措施包括光电隔离和隔离变压器隔离。其中光电隔离主要通过光电祸合器将外部开关量信号和内部电气回路进行电气隔离。而隔离变压器隔离则主要通过专用变压器将一、二次侧的交流回路隔离，以抑制共模电压的干扰。

5.1.2屏蔽

屏蔽主要是用来阻隔来自空间电磁场的辐射干扰。屏蔽措施的实质是通过由具有良好导电性的金属材料所构成的全封闭的壳体来隔离和衰减电磁干扰。常见的屏蔽方式有抑制寄生电容的祸合干扰的电场屏蔽包括电压变换器、电流变换器的一、二次侧绕组之间的隔离、防止辐射电磁场产生电磁祸合的电磁屏蔽以及限制低频磁场产生感性祸合的磁场屏蔽等等。

5.1.3接地

良好的接地系统是微机系统可靠工作的基础和保证。常见有以下几种情况一种称为信号接地，通过把装置中的两点或多点接地点用低阻抗的导体连在一起，为内部微机电路提供一个电位基准。为了尽量减少共模干扰，同一电路中的地电位应量保持一致。同时，避免不必要的地线环路，也可以减少外磁场的空间干扰的祸合。另一种称为功率接地。为了将沿微机保护电源回路串入的以及从低通模拟滤波回路祸合进的各种干扰信号滤除，往往要加装滤波器。通常将滤波器接地，以使干扰信号有泄放的回路。还有接地方式称为屏蔽接地，即将保护装置外壳以及电流、电压变换器的屏蔽层接地，以防止外部电磁场干扰以及从输人回路窜人的干扰。另外，为保证人身安全和静电放电，通常将保护的外壳接地，称为安全接地。

5.2软硬件结合抗干扰措施

采用硬件抗干扰措施可以大大提高微机保护装置的可靠性。但采用硬件抗干扰措施一方面增加了整个装置的复杂程度，也增加了成本。另外，不是所有干扰都可通过硬件措施完全解决。实际上，采用一些软硬件结合的措施不但可以弥补硬件抗干扰措施的不足，而且可使装置结构简化，降低成本。

结束语：

微机型保护装置在电力体系中的普遍应用，收益于当前电力体系的迅速发展。同时也面临着多种多样的外界干扰类型，复杂多变传播的方式。在现实环境中，外界的干扰是不可避免的但却可以预测。只能在设计、施工和运行中加以充分的重视，及时有效的采取措施。然而相对降低抗干扰的程度最好的办法，营造保护装置低干扰水平的运行环境。这将会是系统安全运行的一个关键环节，对电网安全稳定运行也有着不可估量的现实意义。

参考文献：

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[2]浅析微机继电保护的电磁兼容问题[J].谢远东.科技创新与应用.2014（02）

[3]微机继电保护的电磁兼容问题分析[J].唐伟.科技传播.2015（09）

[4]微机继电保护装置的抗干扰防护措施[J].苟同江.水电自动化与大坝监测，2014，（6）