變電(diàn)站自動化系統防雷及抗幹擾措施
随着科(kē)學(xué)技(jì )術的進步和電(diàn)力體(tǐ)制改革的不斷深化，變電(diàn)自動化技(jì )術得到越來越快的發展，從電(diàn)磁型保護到晶體(tǐ)管保護，再發展到微機型保護，以及變電(diàn)綜合自動化裝(zhuāng)置大多(duō)數實現了微機自動控制。它們以通信網絡技(jì )術為(wèi)基礎，把各種繼電(diàn)保護裝(zhuāng)置、自動裝(zhuāng)置、RTU（遠(yuǎn)程終端）和調度端連接起來，使變電(diàn)站實現高質(zhì)量、高速度、高靈活性和低成本的生産管理(lǐ)。但由于變電(diàn)站的特殊環境，如強電(diàn)磁場、雷電(diàn)等衆多(duō)因素的影響，使變電(diàn)站的自動化系統受到各種各樣的幹擾，為(wèi)提高其運行的安(ān)全和工作(zuò)的可(kě)靠性，應根據不同的幹擾源，采取相應的防雷及抗幹擾措施。
2 變電(diàn)所内電(diàn)磁幹擾來源、傳輸途徑和信号模式
2.1電(diàn)磁幹擾的來源
電(diàn)力系統的電(diàn)磁幹擾源有外部幹擾和内部幹擾兩個方面。外部幹擾包括了高壓開關操作(zuò)、雷電(diàn)、短路故障、電(diàn)暈放電(diàn)、高電(diàn)壓大電(diàn)流的電(diàn)纜和設備向周圍輻射電(diàn)磁波、高頻載波、對講機等輻射幹擾源，及附近電(diàn)台、通信等産生的電(diàn)磁幹擾、靜電(diàn)放電(diàn)等。内部幹擾是由自動化系統的結構、元件布置和生産工藝等決定的。主要有雜散電(diàn)感、電(diàn)容引起的不同信号感應，長(cháng)線(xiàn)傳輸造成的波反射、寄生振蕩和尖峰信号引起的幹擾等。但是，不論是内部還是外部幹擾，它們都具有相同的物(wù)理(lǐ)特性，所以消除和抑制的措施基本是相同的。
2.2 電(diàn)磁幹擾的傳輸途徑
可(kě)分(fēn)為(wèi)兩大類：傳導幹擾和輻射幹擾。傳導幹擾是通過幹擾源和被幹擾設備之間的公共阻抗進行傳播的，輻射幹擾是通過電(diàn)磁波進行傳播的。兩者之間會相互轉換，輻射幹擾經過導線(xiàn)可(kě)轉換成傳導幹擾，傳導幹擾又可(kě)通過導線(xiàn)形成輻射幹擾。例如雷電(diàn)洩放即為(wèi)這一相互轉換的典型過程，如圖1所示。
2.3 電(diàn)磁幹擾的信号模式
電(diàn)磁幹擾信号按其出現的方式，可(kě)分(fēn)成兩種模式：差模幹擾和共模幹擾。以串聯的方式出現在信号源回路之中的幹擾信号稱為(wèi)差模幹擾，主要是由長(cháng)線(xiàn)路傳輸的互感耦合所緻。而共模幹擾則是由網絡對地電(diàn)位發生變化而引起的幹擾，共模幹擾有時也稱為(wèi)對地幹擾，它是造成自動化裝(zhuāng)置不能(néng)正常工作(zuò)的主要原因。
3 .自動化系統防雷及抗幹擾措施
（1）正确接地與屏蔽
對于微機保護裝(zhuāng)置、自動化控制系統的通信信号線(xiàn)最好采用(yòng)帶屏蔽層的雙絞屏蔽電(diàn)纜，應盡可(kě)能(néng)與強電(diàn)導線(xiàn)分(fēn)開排放，并且保證電(diàn)纜屏蔽層接地始終隻有一點。因為(wèi)變電(diàn)站自動化系統裝(zhuāng)置既有模拟電(diàn)路又有數字電(diàn)路，因此數字地與模拟地必須要分(fēn)開，最後隻在一點相連，如果兩者不分(fēn)，則會互相幹擾，嚴重時還會損壞設備。
（2）加裝(zhuāng)浪湧保護器
變電(diàn)站的開關操作(zuò)、靜電(diàn)放電(diàn)和閃電(diàn)放電(diàn)産生的瞬态浪湧過電(diàn)壓将會對設備造成物(wù)理(lǐ)上的摧毀或加速老化。
對浪湧的防護方法主要是加裝(zhuāng)浪湧保護器。浪湧保護器是采用(yòng)等電(diàn)位的原理(lǐ)，提前将浪湧電(diàn)流洩放入地，典型原理(lǐ)如圖2所示。當過電(diàn)壓出現時，瞬變電(diàn)壓抑制二極管（TVS）作(zuò)為(wèi)速度最快的元件首先動作(zuò)，開始洩放電(diàn)流，并将輸出鉗位在其截止電(diàn)壓上，有效地防止了過電(diàn)壓對設備的損害。當加在TVS上的放電(diàn)電(diàn)流随着幅值的上升而使充氣式放電(diàn)器（GDT）兩端電(diàn)壓超過其點火電(diàn)壓UG(即US+ΔU≥UG)時，GDT動作(zuò)，也開始洩放電(diàn)流。此時GDT呈低阻狀态，兩端僅有10至30伏的電(diàn)弧電(diàn)壓，因此可(kě)以避免因過電(diàn)壓持續時間較長(cháng)而将TVS燒毀。
浪湧保護器除了使用(yòng)氣體(tǐ)放電(diàn)管（GDT）、瞬變電(diàn)壓抑制二極管（TVS）構成以外，有時也會用(yòng)到壓敏電(diàn)阻（MOV）、齊納二極管（ZENA）、金屬間隙等元件。所有這些元器件都有各自特殊的優點，為(wèi)了起到最佳的作(zuò)用(yòng)，可(kě)以通過對這些元件進行相互調整配合來組建相應的保護電(diàn)路。壓敏電(diàn)阻（MOV）、瞬變電(diàn)壓抑制二極管（TVS）及氣體(tǐ)放電(diàn)管（GDT）的特性曲線(xiàn)圖分(fēn)别如圖3～5所示。
（3）加裝(zhuāng)光電(diàn)隔離器
對于RS-232、RS-485以及CAN等數據通訊接口的防雷和抗幹擾，加裝(zhuāng)光電(diàn)隔離器也是個不錯的方法。它可(kě)以将自動化系統與各種傳感器、開關、執行機構從電(diàn)氣上隔離開來，使很(hěn)大一部分(fēn)幹擾被阻擋。
（4）其他(tā)抗幹擾措施
A、選用(yòng)抗幹擾性能(néng)好的設備
選用(yòng)抗幹擾性能(néng)好的設備可(kě)以從根本上解決幹擾問題。例如可(kě)以用(yòng)帶光電(diàn)隔離的長(cháng)線(xiàn)收發器取代傳送RS-232數字信号的調制解調器。調制解調器的輸入輸出元件一般采用(yòng)音頻變壓器。這種音頻變壓器可(kě)以實現低頻和直流信号電(diàn)氣隔離，對高頻率信号卻無能(néng)為(wèi)力，而幹擾信号（比如雷電(diàn)）對設備的影響一般都表現為(wèi)一種高頻雜波，因此調制解調器的防雷、抗幹擾性能(néng)很(hěn)差。帶光電(diàn)隔離的長(cháng)線(xiàn)收發器可(kě)以實現所有信号的電(diàn)氣隔離，因此用(yòng)它取代調制解調器後可(kě)以大大提高抗幹擾及抗雷擊能(néng)力。
B、合理(lǐ)布置自動化設備安(ān)裝(zhuāng)位置
現在大多(duō)數RTU子站（或一體(tǐ)化微機保護裝(zhuāng)置等）都安(ān)裝(zhuāng)在高壓室的開關櫃上，“四遙”信息通過一根由高壓室接到主控室的通信電(diàn)纜，以RS-485等接口方式與RTU（或通信管理(lǐ)機等）進行傳送。因此電(diàn)纜很(hěn)容易受到來自開關操作(zuò)、電(diàn)力負荷波動以及強電(diàn)電(diàn)纜産生的電(diàn)磁場幹擾，這些幹擾輕則增大“四遙”信息的誤碼率，重則會使RS-485等接口損壞。另外，高壓室内的溫度在夏天時較高，RTU子站（或一體(tǐ)化微機保護裝(zhuāng)置等）内部因熱量而産生的噪聲幹擾不容忽視。
針對以上問題，可(kě)以将RTU子站（或一體(tǐ)化微機保護裝(zhuāng)置等）在主控室集中組屏，這樣不僅能(néng)減少各種幹擾源（包括溫度）對裝(zhuāng)置的影響，改善設備的運行環境，還能(néng)方便檢修、試驗人員對裝(zhuāng)置的年檢預試工作(zuò)。
4結語
總體(tǐ)來說，自動化系統的抗幹擾及防雷不是簡單的避雷、抗幹擾設備的安(ān)裝(zhuāng)和堆砌，而是一項要求高、難度大的系統工程，涉及多(duō)方面的因素。因此在自動化系統的防雷及抗幹擾實施過程中一定要從現場實際出發，本着經濟、實用(yòng)、高标準、嚴要求、高起點、高可(kě)靠性的原則進行，嚴格遵照國(guó)家和行業有關标準，以達到更好的防護效果。
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