综述变电站微机继电保护抗干扰措施

时间:2022-05-02 02:58:53

综述变电站微机继电保护抗干扰措施

摘 要:本文主要探讨了微机继电保护装置的特点,并提出了相应的切实有效的抗干扰措施,对微机继电保护装置的使用起到了的积极作用。

关键词:微机继电保护;抗干扰措施

中图分类号:TM774 文献标识码:A 文章编号:

根据微机继电保护特点归纳,微机继电保护装置具有以下几个比较鲜明的特点:(1)应用灵活。微机保护装置的各项功能特性主要是由软件的逻辑运算来完成的,需要不同原理的保护功能时,程序针对相应的功能软件进行变更后设计即可完成,并且所实现的保护功能特性与传统的继电保护组合相比只高不低,所以,可以说,微机继电保护装置与传统的继电保护相比在电力系统的应用中更具灵活性和通用性。(2)具有远程控制功能。微机继电保护装置所具有的串行通讯功能,能够实现与变电站微机监控系统进行相互通信,并且可以在微机监控系统中对其实施集中管理、远程控制和维护等操作,同时微机继电保护还具有强大的信息交互共享能力。除了以上所述之外,微机继电保护装置还具有维护、调试方便、使用寿命长、综合成本低、体积紧凑、重量轻、显示直观、种类齐全等特点。(3)具有可靠的性能优势。微机继电保护装置的保护动作完全由程序控制,因而稳定性好,同时还具有极强的分析、判断能力和自我诊断能力,可以自动识别和排除外界干扰,并能自动检测自身硬件的异常,因而具有很好的可靠性。

2 微机保护装置抗干扰措施

2.1 微机继电器装置本身应采取的抗干扰措施

一般来说,微机继电保护装置主要由三相电源电流通道、信号采集模块、A/D 转换器、CPU 及存储器接口、数据存储器、通信模块、开关量的输入/输出模块及各种接口电路等几部分构成,具体结构图如图 1 所示。针对现场应用中微机继电保护装置易受到各类电磁干扰的问题,可以考虑从硬件、软件和印刷电路板三个方面来进行抗干扰设计。

2.1.1 硬件系统的抗干扰措施

微机继电保护装置在设计时,可以通过采取以下几项措施来提高其抗干扰能力:

(1)尽可能选用低功耗的单片机。(2)针对模拟量输出回路,可以采用防频率混叠的模拟低通滤波器来阻止差模浪涌对回路的影响从而削减或消除传输线上的噪声污染,避免噪声对后续回路信号的干扰。(3)考虑使用更为“洁净”的供电电源,特别是给单片机和运算放大电路供电的电源,最好采用滤波稳压电源,以最大限度的减少电源噪声对单片机和运算放大回路的影响。(4)继电器内部接地。微机保护装置的内部接地要按照一点接地的原则,从而消除共模干扰、避免程序出轨和元器件损坏,而继电保护的内部接地又分为数字地和模拟地,数字地是各插件板的接地,模拟地主要是针对模拟电路提出的接地方式,尤其是对A/D 转换电路更应该强化接地措施。

2.1.2 软件系统的抗干扰措施

为了避免微机继电保护装置的软件程序因为干扰而进入死循环或死机状态,软件方面也要采取必要的抗干扰措施:(1)提高对 RAM 的自检和对 EPROM、EEPROM 检测能力。(2)设置看门狗电路。为避免程序异常而发生跑飞,应该在设计时加入“看门狗电路”,用来对 CPU 的运行情况进行检测,当 CPU程序在内外部干扰的环境下出现失控情况时,“看门狗电路”可以及时发出复位信号,让继电保护装置重新启动,达到保护装置的目的。(3)对关键输出口设置闭锁功能。为了避免程序出轨时正好接收到一个非预期的跳闸指令而发生误动作,应该对微机继电保护装置的输出口的操作设置校核闭锁,实现该回路在连续执行几条指令后才能出口,从而确保电力系统的安全。(4)运用数字滤波技术,数字滤波技术可以作为对硬件抗干扰措施出现问题时补救,所谓数字滤波,就是利用特定的运算程序,对采样信号进行必要的平滑处理,从而消除或削减各类干扰信号和噪声对继电保护的影响,以保证保护装置的可靠性和精度。

2.1.3 印刷电路板的抗干扰措施

印制电路板(PCB)是电路元件和器件的支撑件,PCB 设计思路的优劣和电路板上各类元器件布局是否合理,对其对抗干扰的能力的影响很大,所以,应该采取必要的措施来提高PCB的合理性:

(1)要使PCB上的布线科学、合理,印刷电路板是各类电磁干扰传输的重要通道,鉴于此在PCB的布线问题上,应该以减少分布阐述、提高微机保护的抗干扰能力为出发点,在实践中进行分析和总结并充分应用较为成熟的理论依据,力求使布线更加合理和科学。

(2)要对空余输入端合理处置,电路板元器件空余输入端应采取与输入端并联或通过一个电阻接高电平。

(3)采用表面贴片(SMD)技术,这是一种使集成电路和印制电路板形成一体的电路制作技术,在减小体积的同时,可大大提高电磁兼容性。

2.2 对来自外部干扰的抗干扰措施

(1)设置屏蔽。在微机保护装置中,屏蔽主要体现在电磁感应屏蔽和静电屏蔽2个方面,一般情况下微机保护装置中的CT(电流互感器)与PT(电压互感器)的原、副边绕组之间以及开关电源的原、副边绕组之间都需要采取屏蔽措施。众多的快速瞬变抗扰试验业已证明,对试验结果影响最大的因素之一是微机保护装置中 CT 与 PT 的屏蔽层接地性能优劣的问题。 因此,在 CT 与 PT 原、副边之间设置屏蔽,并将屏蔽进行良好的接地,对微机保护装置的抗干扰性能提升是十分必要的。

(2)接地措施。1)安全接地,即通过导线将设备金属壳体与大地相联。安全接地能够起到静电屏蔽、降低电磁感应噪声的作用。2)工作接地。工作接地又有浮地方式、直接接地和屏蔽接地之分,其中的浮地方式能够使浮地系统对地的电阻增大,对地的分布电容值降低,从而达到减小带电流对系统的影响、提高继电保护抗干扰能力的目的;直接接地顾名思义就是将电源零线直接和大地相连,对于微机保护装置就是将滞留系统的零线直接和变电站的接地网相连这样只要变电站接地网无扰动电流,微机继电保护装置就会免于干扰。3)屏蔽接地。屏蔽接地在上文已做了叙述。

(3)滤波措施。滤波器可以对某一特定频率范围以内的分量信号(系统需要的信号)“放行”而阻止特定频率范围以外的分量信号(即干扰信号)通过,从而对系统起到抗干扰的作用,而且滤波器对传导性骚扰的防范最为明显。众所周知,在变电站的各类电磁干扰中,快速瞬变骚扰是较为严重的一种,而快速瞬变骚扰在进入到微机继电保护装置之后主要表现为传导性骚扰,所以只要在微机继电保护装置的端口部位,加设性能优良的低通滤波器,就能够对快速瞬变骚扰侵入起到显著防范的作用。

继电保护装置在电力系统中承担着重要的保护任务,通过以上微机继电保护装置优势特征与微机保护装置基本构成的阐述以及某变电站的微机继电保护的应用方案分析,可以看出分析与研究微机继电保护的保护功能,开发研制新型继电保护装置对提高电力系统继电保护的选择性、速动性、灵敏性以及可靠性至关重要,对促进电网安全经济稳定运行具有重要意义。

3 结语

目前,微机继电保护装置已被电气保护领域广泛应用,在其应用的过程中也经受着复杂而严重的干扰问题的困扰,所以提高其抗干扰性能对微机保护的发展来说就显得尤为重要,但抗电磁干扰问题是一个复杂而系统的问题,为此微机继电保护系统的设计和应用管理维护人员都要积极展开研究探讨,对可能产生的各种干扰,采取相应措施,从而推动微机继电保护系统更广领域、更深层次的应用。

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