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關于電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)的干擾問題

時間:2009-04-02 15:24:20來源:hesp

導語:?闡述了外界對電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)干擾的形成,提出了抗干擾措施,并指出電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)抗干擾的重要性。
1 引言   隨著電力工業(yè)的發(fā)展,電網(wǎng)結構日益龐大、復雜,電網(wǎng)調度自動系統(tǒng)(以下簡稱系統(tǒng))在電網(wǎng)調度管理中的作用越來越重要,它為電網(wǎng)安全、優(yōu)質、經濟運行提供了重要的技術手段。系統(tǒng)由計算機、RTU及控制設備組成,屬高度集成化的弱電設備,其絕緣水平低,對外界的干擾極其敏感,對雷電等強電磁脈沖和過電壓的耐受能力很低。外界的各種干擾通過一定的方式傳給系統(tǒng),就會影響系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸,進而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行。因此,必須采取有效措施,加強和改進系統(tǒng)對抗干擾的防護,減小外界對系統(tǒng)的干擾,提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 2 干擾的形成 2.1 干擾的主要來源 2.1.1 來自雷電的干擾   雷電和與它相連的瞬態(tài)場在雷擊點引起強烈的電磁騷擾,并通過該瞬態(tài)場將其影響擴散到周圍造成干擾。由于采取了一定的避雷措施,雷電直擊系統(tǒng)的可能性不大,但雷電的強電磁脈沖干擾不僅可能通過電源線、輸入輸出線以及接地裝置侵入系統(tǒng),而且強脈沖電磁場會產生強大的感應過電壓而嚴重干擾甚至損壞系統(tǒng)設備。 2.1.2 來自電網(wǎng)的干擾   在電網(wǎng)內部,輸電線路事故的發(fā)生及排除等運行狀態(tài)的突然變化,各種開關設備的操作,配電線路的阻抗及與配電線路相接的負載發(fā)生變化,例如大功率設備和大功率電機的啟動,大型變壓器的勵磁沖擊電流等,所有這些現(xiàn)象都會造成供電電壓的瞬時變動。供電電壓的瞬時變動會產生掉電過電壓、電流沖擊和高頻振蕩等干擾。這些干擾通過供電線或接地網(wǎng)絡入侵系統(tǒng),造成系統(tǒng)設備邏輯電路混亂,破壞RAM中的程序和數(shù)據(jù),影響CPU的正常工作,導致系統(tǒng)癱瘓。 2.1.3 來自電氣設備的干擾   在現(xiàn)場,高電壓、大電流或電壓電流變化大的電氣設備,其變化的電壓、電流通過一定的方式耦合,干擾系統(tǒng)。另外,輸電線、控制線等對小信號線(如開關量和模擬量采集線,通道傳輸線等)也產生干擾。 2.2 干擾的傳播途徑   上述各種干擾主要是通過輸入輸出線、電源線、通道線、設備屏蔽殼以及接地網(wǎng)絡等傳播給系統(tǒng)的。 2.3 干擾的耦合方式 2.3.1 經導線傳導耦合   外界干擾經傳輸導線(如輸入輸出線、電源線、地線等)直接傳導耦合到系統(tǒng)。 2.3.2 經公共阻抗耦合   由于公共阻抗的存在,外界干擾電流通過公共阻抗產生干擾電壓,傳導給系統(tǒng);系統(tǒng)內部各單元也會通過公共阻抗互相干擾。 2.3.3 靜電耦合   在高電壓工作或電壓變化大的場合,由于電力線的作用,干擾源向系統(tǒng)傳送了靜電的變化,形成靜電干擾。靜電干擾強度與干擾源的干擾電壓、系統(tǒng)對地電阻成正比,與干擾源和系統(tǒng)設備的距離成反比。 2.3.4 電磁耦合   在大電流工作或電流變化大的環(huán)境,電流變化引起周圍磁力線變化,在系統(tǒng)的各種回路中就會被感應出感應電動勢,形成電磁干擾。干擾強度與磁力線穿過回路的面積及干擾源電流變化的大小成正比。 3 抗干擾措施   根據(jù)干擾的來源、傳播途徑及干擾的耦合方式,可采取相應的抗干擾措施,減小外界對系統(tǒng)的干擾。 3.1 隔離  ?、偈褂萌萘窟m合的電源隔離變壓器。供電電源通過隔離變壓器后再供給系統(tǒng)220 V電源,系統(tǒng)與電網(wǎng)只有磁的耦合,無電的直接聯(lián)系,實現(xiàn)電的隔離,增強系統(tǒng)對電網(wǎng)的抗干擾能力。  ?、陂_關量、模擬量的輸入輸出及系統(tǒng)對外通訊口要采用光電耦合器或隔離變壓器,有條件的話最好采用光纖通信,以加強接口的隔離度,提高信號傳輸?shù)目煽啃浴?  ?、圩詣踊O備的安裝就位應遠離大電流、高電壓工作的電氣設備,減少靜電感應和電磁感應。  ?、芊笤O電纜時要注意不同類型的電纜不要混扎在一起。小信號電纜、控制電纜、低壓電源線應與高壓線盡量分開敷設,避免強信號對弱信號的干擾。 3.2 保護   在雷電等過電壓可能侵入的所有輸入輸出口,設置必要的保護,甚至設置多極保護,將干擾系統(tǒng)的過電壓抑制在允許范圍內。  ?、俑綦x變壓器之前要設置過壓保護裝置,即安裝避雷器和浪涌抑制器。避雷器可用壓敏避雷器。浪涌抑制器應根據(jù)系統(tǒng)在實際運行中可能遇到的浪涌電壓及電流的最大值來選擇型號,并留余量。   ②二次設備、變送器屏、RTU間的輸入輸出線及系統(tǒng)輸送信號的進出口,要裝壓敏電阻以抑制信號線的過電壓來波。使用的壓敏電阻的電容量要盡量小,以防止壓敏電阻對信號的衰減。 3.3 濾波  ?、匐娫措m然采用了隔離變壓器,實現(xiàn)了系統(tǒng)與電網(wǎng)的隔離,但電網(wǎng)大部分共模噪聲和串模噪聲仍能通過變壓器耦合到系統(tǒng)。使用電源濾波器,讓電源頻率附近的頻率成分通過,使這種頻率成分外的干擾噪聲很快衰減。用如圖1的電源濾波器安裝在隔離變壓器之后,可有效地抑制電網(wǎng)30 MHz以下的共模噪聲和串模噪聲。  ?、谝恍┏J芨蓴_的通信通道(多為載波通道),在接收端應加裝帶通濾波器,濾去通道中遠動信號頻率成分以外的干擾信號,減小通信設備及外界對遠動信號的干擾。 3.4 正確接地   正確接地是重要的抗干擾措施。不正確的接地方法,反而會成為干擾的原因。 3.4.1 接地電阻值要求   系統(tǒng)接地分為功率接地、安全接地和邏輯接地。  ?、俟β式拥刂饕鬟^的是負載設備的回路電流,還有正常狀態(tài)下的不平衡電流、異常狀態(tài)下的接地電流。這些 電流變動時刻使設備間的電位變動,形成干擾。實驗表明,當功率接地的接地電阻大于4 Ω時,上述干擾就可能影響負載設備的正常工作,因此,功率接地的接地電阻不能大于4 Ω。   ②安全接地即設備金屬外殼接地,其作用是屏蔽高頻對系統(tǒng)設備的干擾,并可防止因機殼上積蓄電荷而使機殼電壓升高或漏電對接觸外殼的工作人員造成威脅。實驗表明,安全接地的接地電阻不能大于4 Ω。  ?、圻壿嫿拥厥菫榱嗽谛盘柣芈分袨榈碗娢惶峁┮粋€統(tǒng)一的基準電壓。由于系統(tǒng)設備中常用的TTL、C-MOS電路的邏輯“1”和邏輯“0”僅差幾伏,邏輯接地上的壓降波動很容易造成邏輯地電位的混亂,影響系統(tǒng)設備的正常工作,因此,邏輯接地的接地電阻要足夠小。實驗表明,邏輯接地的接地電阻小于1 Ω,才能保證邏輯地電位的穩(wěn)定。 3.4.2 等電位接地   等電位接地可以有效地防止設備間電位差造成的事故,提高系統(tǒng)設備的防雷能力。具體方法是:把計算機、RTU、通信設備、繼電保護等二次設備的接地系統(tǒng)分別就近連接到閉環(huán)的接地母線上,并連接牢固,以保持各接地點的等電位。 3.4.3 混合式接地系統(tǒng)   系統(tǒng)設備內的接地一般已由廠家設計成混合式接地系統(tǒng),即設備內的邏輯接地、功率接地和機柜外殼接到柜內的一個端子上,再引出總接地線,安裝時接到接地裝置上。其特點是簡便易于安裝。但其抗干擾能力是有限的,主要是由于邏輯接地與機柜外殼接地直接在一起,外殼接地電位干擾會造成邏輯地電位的混亂,影響系統(tǒng)設備的正常工作。為了提高系統(tǒng)設備的抗干擾能力,外殼接地應與邏輯接地分開,單獨接到機房內的安全接地上。 3.4.4 地線的搭接技術   正確的地線搭接,可減小地線的接觸電阻,為接地系統(tǒng)提供長久可靠的低阻通道。系統(tǒng)的接地一般采用鉚接方法,鉚接的要點:  ?、巽T接前先對金屬接觸面進行處理,清除接觸面上各種覆蓋層;   ②鉚接時要鉚緊;   ③鉚接最好使用同種金屬,因為不同金屬互相長期接觸會產生腐蝕和合金化,會影響搭接機械強度和接觸電阻。 3.5 屏蔽   屏蔽是防止靜電和電磁干擾的一個十分有效的方法。   ①廠站端自動化系統(tǒng)周圍的帶電導體和帶電設備都帶高電壓和流過大電流,系統(tǒng)處于較強的交變電磁場中。實驗表明,當空間磁感應強度大于3×10-6 T時,計算機將會出現(xiàn)誤動、誤算。以此為參考標準,當環(huán)境磁感應強度大于3×10-6 T時,應對系統(tǒng)設備考慮電磁屏蔽,如采用屏蔽網(wǎng)、屏蔽籠等屏蔽體來阻擋、衰減電磁干擾,應根據(jù)電磁干擾頻率來選擇屏蔽體的壁厚、幾何尺寸、導電率及導磁率,這些都可在相關資料查到;要注意屏蔽體必須有效接地。  ?、谙到y(tǒng)的電源配電線要使用帶金屬屏蔽層的電力電纜,而且電纜兩端屏蔽層要分別有效接地,防止雷電在電源線上感應過電壓。小信號線最好采用多重屏蔽電纜,各屏蔽層要可靠接地。  ?、垭p絞線的磁屏蔽作用。   雙絞線在外界的干擾磁通中,每根導線均被感應出干擾電流,同一根導線在相鄰兩個環(huán)的兩段上流過的感應電流大小相等,方向相反,因而被抵消,故在總的效果上,導線并沒有被感應干擾電流。因此,雙絞線對外界磁場干擾有很好的屏蔽作用。雙絞線外加屏蔽層可克服雙絞線易受靜電感應的缺點,使信號線有很好的電磁屏蔽效果。信號線特別是小信號線,要采用帶屏蔽的雙絞線。 3.6 減小公共阻抗   電源內阻、電源線及接地線都可能成為公共阻抗,必須減小電源內阻及電源線、接地線所包含的阻抗。  ?、傧到y(tǒng)不要與其它設備共用供電線,要使用專線,而且電源線應足夠粗,盡量短。   ②盡可能使用穩(wěn)壓電源,隔離放大器,以減小電源內阻。  ?、巯到y(tǒng)的接地線要用短而粗的銅線,并且連接可靠,以減小接地線的阻抗。 4 結束語  ?、倏茖W地管理好電網(wǎng),離不開一套穩(wěn)定、可靠的電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng);而完善的抗干擾的措施,是電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運行的重要保證。因此,在系統(tǒng)的設計、安裝、調試過程中,必須高度重視系統(tǒng)的抗干擾問題。  ?、诳垢蓴_措施要根據(jù)實際情況綜合利用,單從某方面采取措施是難以收到預期效果的。

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