摘要：本文針對變電站二次回路抗干擾的來源及產生的機理，從三個要點看出干擾對微機保護的危害。
　　關鍵詞：二次回路；抗干擾措施；危害；
　　1干擾的危害
　　微機保護和監控裝置既有數字部件，又有模擬部件，而干擾對數字部件和模擬部件所造成的后果是不同的。模擬電路在干擾作用下往往使開關電路誤翻轉，在沒有完善閉鎖措施時將會導致動作；數字電路受干擾作用往往造成數據或地址傳送錯誤，從而導致裝置運行故障或功能故障。由此可見，干擾輕則造成數據傳送錯誤，重則造成保護拒動或誤動，都會影響電力系統供電的可靠性。
　　
　　2干擾的主要來源
　　所謂干擾，就是指除正常信號外，還有可能對監視和操作裝置的正常工作造成不利影響的且不規則變化的信號。經過調查發現，變電站的干擾源主要有以下幾種：
　　2.1二次回路的過電壓干擾
　　變電站二次回路中存在許多不同作用的線圈，它們都有一定電感量。這些線圈除了具有電感外，還有電阻及線圈連線間、匝間存在的分布電容。若將分布電容用一個等值集中電容代替并聯到線圈兩端，就構成一個RLC的衰減振蕩電路(見圖1)，其繼電器的觸點在回路中起開關作用。
　　
　　圖1RLC二振蕩衰減電路 
　　由圖可知，當回路的開關斷開時，往往產生較大反電勢。電容器兩端電壓按一定規律變化，其電壓波形是一個正弦衰減振蕩電壓。由于此電壓不受電源控制，所以又叫自由分量電壓，此電壓經過1／4周期稍長的時間達到最大值當電阻值R<2√L/C且R較小時，電容器兩端電壓較大，往往比電源電壓高出幾倍或十幾倍，這就是產生在二次回路中的過電壓。圖l中，(√ω0-δ2t+θ)
　　δ=R/2L,ω0=1/√L/C。其中A和0是待定常數，
　　δ=R/2L,ω0=1/√L/C。
　　由于過電壓的存在，使觸點間的距離尚未到達足夠大時就已經被擊穿。高電壓進入直流操作電源系統，電壓承受水平較低的半導體器件就會受到不同程度的破壞及影響。因為半導體器件的過電壓承受水平較低，反應靈敏，會造成損壞或無法正常工作，因此二次回路的過電壓對微機保護影響較大，而它對電磁元件影響不大，因為其絕緣水平較高，并且動作過程有一定的惰性，所以不會造成誤動作影響正常工作。
　　2.2感性(磁性)耦合干擾
　　在變電站里的變壓器、有大電流通過的電纜、電抗器和電容等的周圍都有極強的交變磁場。在交變磁場里的二次設備，包括導線、網絡通信回路都會受到它感應，這些感應形成干擾電壓，如圖2所示。兩鄰近導線之間存在分布互感M,M=φ21/I1(其中，I1是流過導線1的電流，Φ21是電流I1產生的與導線2交鏈的磁通)，由互感耦合在導線2上形成的互感電壓為U2=U2=2ωMI1，此電壓在導線上是串聯的。從式中可知U2與干擾的頻率和互感量成正比。這些干擾電壓會導致二次設備CPU運行出錯，內存數據改變、當地監控的顯示器圖像變形扭曲和閃爍，網絡通信中數據改變或通信中斷，造成設備異常運行，對控制系統的破壞性最強。交變磁場干擾是變電站內最普遍的干擾。
　　
　　圖2導線的磁耦合
　　2.3容性(電場)耦合干擾
　　由于一次設備載流體對二次回路間存在電容，因此一次設備上的電壓對二次電纜產生容性(電場)耦合，在二次設備上產生干擾電壓。另外，在變電站內還存在導線之間的相互耦合、電源線與系統的相互耦合。這些電場耦合是干擾二次設備工作的原因之一。圖3
　　為平行導線間的容性耦合示意圖。圖3a中，導線1和導線2是兩條平行線，C1和C2，分別是各線對地的分布電容，C12是兩線間分布的耦合電容，是導線1對地電壓，R是導線2對地電阻。圖3b為等效電路。
　　
　　由圖3b等效電路可得導線1電壓通過耦合導線2上產生的電壓U2為
　　U2=jωC12RU1/[1+jω(C12+C2)R](1)
　　但R＞＞1/jω(C12+C2)時，式（1）可簡化為
　　U2=C12U1/(C12+C2)（2）
　　此時U2按電容風壓，這種耦合情況是嚴重的。
　　當R＜＜1/[jω(C12+C2)]時，則式（1）可簡化為
　　U2jωC12RU1（3）
　　
　　由式(1)～式(3)可知，容性耦合干擾隨著耦合電容的增大而增大。
　　
　　圖3平行導線容性耦合示意圖
　　2.4地電位差干擾
　　在電力系統中，由于對地絕緣不良，都會產生不穩定的泄漏電流，地電流在大地中流動會產生電壓差，使站內兩端接地纜芯和屏蔽層產生電流形成干擾。如果二次設備接地地點選擇不當，漏電流會使各點之間存在電壓差，使二次設備常常產生不確定的故障。
　　2.5電源系統引入的干擾
　　許多二次設備采用直流穩壓電源，一般均為由電網交流電經濾波穩壓后提供，有時會因某種原因凈化不佳，對系統產生干擾。這種電源如果濾波電容上積累的能量使端電壓的某一值不能達到設計要求的電壓時，會被裝置判斷為斷電或故障，引起裝置閉鎖，而誤動或拒動。
　　2.6自然干擾
　　自然干擾是指大自然現象所引起的干擾以及來自宇宙的電磁波輻射干擾，如雷電、大氣低層電場的變化、電離變化以及太陽黑子的電磁輻射等，是不可消除的干擾。其中雷電干擾最為嚴重，因雷電能在傳輸線上產生幅值很高的高頻涌浪電壓，雷電不僅會造成二次電源模塊的損壞，還會燒毀通信口和輸入模塊。變電站的二次設備受到的干擾不僅僅是以上幾種，干擾源也是各種各樣的，但以上這些是最常見的，我們必須采取相應的軟硬件措施來消除或削弱。
　　3抗干擾的措施
　　3.1二次回路過電壓的防范
　　(1)線圈兩端并聯非線性電阻二極管是常用的非線性電阻。為防止操作時的過電壓，常用方法是在線圈兩端并聯一個非線性電阻，當突然切斷電感電路的電流時，往往會產生較大的反電勢，由于并聯二極管，反電勢通過二極管被短路，線圈中的自由分量電流是按指數形式衰減。線圈的端電壓等于二極管的壓降，其值遠小于電源電壓。這樣，二極管就能消除振蕩過電壓的產生，但這種辦法不適用于交流電路。
　　(2)線圈兩端并聯阻容支路這種辦法不僅適用于直流電路也適用于交流電路，其接線方式是把阻容支路并聯在線圈兩端。在增加的并聯支路所組成的回路中，電阻被調整到臨界值，因而當開關切斷載流線圈電流時不產生振蕩。另一方面，由于兩支路的時間常數相等，因而不管總電流隨時間如何變化，兩支路中的自由電流分量總是大小相等，方向相反。電源支路中自由電流分量等于零；也就是說，當開關切斷線圈電流時，線圈兩端的電壓為零。所以這種接線方式，不僅可消除過電壓，同時也消除了在切斷感性負載時開關觸點間產生的電弧及火花。
　　3.2感性耦合．容性耦合干擾的防范
　　對這類干擾的防范主要采用具有金屬屏蔽層的電纜。當二次回路中的電纜靠得較近時，為減小耦合，最好采用有金屬屏蔽的電纜，并將屏蔽層兩端分別接地，從而使電壓的磁力線絕大部分集中在屏蔽層，不會進入電纜內部，從而避免電壓的傳遞。如果電纜沒有金屬屏蔽層時，將電纜內備用纜芯接地，可起到同樣的效果。
　　3.3地電位差干擾的防范‘
　　二次設備接地地點正確選擇，是防止地電位差干擾的主要措施。變電站一般有以下幾套不同接地系統：
　　(1)電氣接地系統用于UPS和隔離變壓器屏蔽層接地，以防止電網雜波竄入系統。
　　(2)變電站室內屏蔽和防靜電接地系統用于所內屏蔽接地、防靜電系統接地和設備機箱外殼接地。
　　(3)變電站防雷接地系統用于防止雷擊等危害。
　　(4)控制系統專用地系統為二次設備專用的措施，不允許與其他任何設備相連，以免造成干擾。
　　上述四套接地系統絕對不允相互混用，在接地位置上要保證有一定安全距離。
　　3.4電源系統干擾的防范
　　對電源系統的干擾可采取以下的防范措施：
　　(1)要保證供電電壓波形穩定，可使用UPS來穩定工作電源，并盡可能使用變電站的直流電源，變電站的直流電源選擇紋波系數小的產品。
　　(2)應采用隔離變壓器，隔離共模干擾，防止電網噪聲干擾竄入控制系統，或強雷電壓對裝置的損壞。
　　(3)使輸出回路盡可能短，以降低感應噪聲，使用的電纜芯不能過小，減小壓降，或提高其工作電源。
　　3.5正確的施工工藝是抗干擾的重要手段
　　變電站二次設備的安裝應注意以下幾點：
　　(1)正確安裝電纜的屏蔽層，采用帶屏蔽層的控制電纜。
　　(2)弱信號導線不得與強電導線共用一根電纜，盡可能將它們分開排放；交直流回路禁止共用同一根電纜，防止造成相互干擾。
　　(3)規范控制電纜的鋪設，變電站設計時應考慮好電纜溝的走向，避免與電力電纜距離過近。
　　(4)為二次設備和二次電纜鋪設專用接地銅排構造等電位面。
　　(5)電流互感器、電壓互感器的二次回路應保證一點接地。
　　(6)電壓互感器回路應相互獨立。
　　(7)可在信號輸入端加裝無源濾波器，削弱竄入的干擾信號。
　　(8)變電站的所有開關量的輸入和輸出觸點(跳閘出口和監視信號)和數字量輸出(如串口)都應采用光電隔離。
　　3.6軟件抗干擾措施
　　軟件抗干擾是指在軟件設計中采取針對性措施，防止竄入微機保護和控制裝置內部的干擾信號。二次設備的軟件抗干擾就是把采集到二次設備的干擾信號用各種數字進行濾波消除或削弱。數字濾波是通過程序實現的，所以在設備選型時就應該考慮，它無需增加硬件設備，只需修改一下軟件。
　　4結束語
　　綜上所述，由于變電站的特殊環境，高電壓的電場和大電流的磁場等眾多因素的存在，使變電站的二次設備受到各種各樣的干擾，沒有很好的預防措施，將常常引發保護誤動及產生大量的誤報，嚴重影響了變電站安全可靠運行。因此，了解各類干擾源，針對其不同的性質采取相應的抗干擾措施對變電站二次設備的穩定運行至關重要，所以需要在實踐中不斷總結和實踐經驗。