综合自动化变电所的抗电磁干扰

变电所的一次、二次系统是一个不可分割的整体，他们既密切相关又相互影响。变电所综合自动化系统内部各个子系统都为弱电系统，它们工作的环境是电磁干扰非常严重的强电环境，一旦受到这些电磁的干扰，将不能正常工作，会给电力系统的安全、可靠运行带来严重的后果。另一方面，二次设备本身还会发射电磁波污染环境。因此，提高变电所自动化系统的抗电磁干扰能力有着至关重要的实际意义。

变电所的电磁干扰有外干扰和内干扰之分，外干扰包括雷电、短路故障、电晕放电、高压开关操作、风电感应、临近强电场感应、高频载波等，一般外部干扰源是变电所综合自动化系统外部产生的，无法消除。内部干扰是由自动化系统内部结构、元件布置和生产工艺决定。但是，外部干扰往往是通过一、二次接线串入自动化系统内部，因此，可以通过屏蔽措施、减少强电路的感应耦合两个方面抑制干扰。

消除、抑制变电所综合自动化系统电磁干扰按三个重要措施进行：

消除或抑制干扰源、切断电磁耦合途径、降低装置本身对电磁干扰的敏感度。

1.技术隔离措施

1.1 模拟量的隔离

变电所的微机保护装置、微机监控装置以及其他自动化装置所采集的模拟量，大多来自电压互感器和电流互感器。电压互感器和电流互感器均处于强电回路中，不能直接输入到综合自动化系统中，必须经过设置在自动化系统中各种交流回路的隔离变压器。这些隔离变压器一次、二次中间必须有隔离层、屏蔽层，而且屏蔽层必须安全接地，这样可起到电场屏蔽作用，防止高频信号通过分布电容进入自动化系统的响应部件。

1.2 开关量输入、输出的隔离

变电所综合自动化系统开关量的输入，主要是断路器、隔离开关的辅助接点等。开关量的输出大多也是对断路器、隔离开关的控制。这些断路器和隔离开关都处于强电回路中，假如与自动化系统直接连接，必然引起很强的电流干扰，所以要通过光电隔离和继电器隔离。开关量输入回路前及信号变换部分因考虑采用滤波，开关量输入信号送给CPU之前，必须进行隔离处理，可采用光电隔离，而且两级光电隔离的效果会比较好。在开关量的输入板的出口处和CPU板的入口处各设置一级光电隔离，开关量输出回路也应在前端采取光电隔离措施，可通过光耦合或继电器进行隔离，而且两级隔离效果最好，在开关量的输出板的入口和CPU板的出口处各设一级隔离。

1.3 其他隔离措施

二次回路布线时，应考虑隔离，减少互感耦合，避免干扰由互感耦合侵入。强、弱信号电缆的隔离，强、弱信号不应使用一根电缆，信号电缆应尽量避开电力电缆，尽量增大与电力电缆的距离，并尽量减少平行长度。二次布线时，应尽量避免个别回路的相互感应。印刷电路板上的布线要注意避免互感。

2.设备接地

接地是变电所一、二次设备安全措施之一，也是电磁兼容的重要措施，并且是变电所综合自动化系统抑制干扰的主要措施。

2.1 一次系统接地

一次系统接地是以防雷、保证安全为主要目的，但它对二次系统的电磁兼容有重要的影响。如果接地合适，可以减少开关场内的瞬间电位升高，这对二次设备兼容很有好处。处理一次系统接地，应注意对于引入瞬变大电流的地方映射多根接地线并加密接地网，以降低瞬变电流引起的地电位升高和接地网各电位差。

2.2 二次系统接地

二次系统接地分为保护接地和工作接地两大类。

保护接地：保护接地主要是为了避免工作人员因设备绝缘损坏或绝缘降低时，遭受电击危险和保证设备安全。保护接地是将设备的外壳接地，以防电击或静电放电。保护接地的接地网，通常是一次系统的接地网，接地线应尽量短和可靠，以降低可能出现的瞬变过电压。

工作接地：工作接地是为了给设备或微机控制系统或保护装置一个电位基准，保证其可靠运行，防止地环流引起干扰。接地线还可以作为各级电路之间信号传输的返回通道。

变电所综合自动系统的工作接地，如模拟地、信号地、屏蔽地等。

3.滤波

滤波是抑制自动化系统模拟量输入传导干扰的主要手段，模拟量输入通道受到的干扰有差模干扰和共模干扰两种。对于串入信号回路的差模干扰，采取滤波的方法可以有效的滤除。因此，各模拟量输入回路都需要先经过一个滤波器，以防止频率混迭。滤波器能很好地吸收差模浪涌。

如果差模干扰信号Unm的频率比被测信号Us的频率高，则采用低通滤波器来抑制高频差模干扰;如果Unm的频率比被测信号Us的频率低，则采用高通滤波器;如果Unm的频率落在被测信号Us频率的两侧，则采用带通滤波器。

对抗电磁干扰滤波器的要求：在阻带范围内，要具有足够高的衰减量，将传导干扰电平降低到规定范围内;对传输的有用信号的损耗，应降低到最低程度;电源滤波器对电源工作电流的损耗应降低到最低程度。

滤波器的种类及作用如下：

电容滤波器：最简单的低通滤波器有旁路电容器，利用电容器的频率特性，使高频串模干扰旁路掉。在变电所综合自动化系统的交流输出回路中，小电压互感器和小电流互感器的输入端子上和印刷电路板上常采用这种电容滤波器。

电感滤波器：电感滤波器常称为扼流圈，按其作用分为差模扼流圈和共模扼流圈两种。差模扼流圈串接在电路中，用于遏制高频噪声。共模扼流圈有两个线圈，当出现共模噪声时，两个线圈产生的磁通方向相同，通过耦合使电感加倍，起到很强的抑制作用。

R、C滤波器：R、C滤波器是通常采用的滤波器。在交流采样的小电流互感器和小电压互感器的二次侧采用R、C滤波器，可以滤去高频干扰信号。

4.微机电源的抗干扰

变电所综合自动化微机电源回路是电磁干扰最容易进入的通道，所以在电磁兼容的标准中，对同一试验的等级，电源回路的试验电压比其他回路高一倍。例如采用3级试验等级的EFT试验，电源回路的试验电压为2 kV，其他回路为1 kV。由于这个原因，所以电源回路采用比其他回路的抗电磁干扰措施，对微机电源的抗电磁干扰实践中采取以下措施都是很有效的。在电源的输入侧安装电源滤波器，可以滤去交流电源输入的高频干扰和高次谐波。在加装滤波器时，有两个问题需要注意：

一是选择合适类型的滤波器，不同的电源选择的滤波器也是不同的，如线型稳压电源滤波器、开关电源滤波器等;

二是必须在电源进线的最前端放置滤波器，使滤波器之前的进线尽可能短，以尽量避免电磁干扰通过这段进线窜入装置内部，对电路的其它部分产生影响。在可能的情况下，可考虑将滤波器直接安装在机箱上，让滤波器的金属外壳与机箱的金属外壳紧密接触;在电源的输入侧安装隔离变压器，由隔离变压器的输入端直接向微机供电;通过UPS电源向微机系统供电，可有效的抑制电网低频正常状态下的干扰。

5.结束语

由上可见，在变电所综合自动化系统中，消除电磁干扰才能保证系统整体、局部的正常工作。因此，提高变电所自动化系统的抗电磁干扰能力，对保证二次设备和接触网的安全稳定运行有着深远的意义。