1 引言
隨著微機(jī)自動(dòng)化、通信及變電設(shè)備制造等技術(shù)的發(fā)展,國內(nèi)許多常規(guī)的繼電保護(hù)自動(dòng)裝置和監(jiān)控設(shè)備不斷更新?lián)Q代,電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平得到逐步提高,變電站控制也正朝著數(shù)字化、集控化乃至無人值守方向發(fā)展。數(shù)字化時(shí)代的全面到來,對(duì)繼電保護(hù)提出了新的要求,也就對(duì)繼電保護(hù)裝置的電磁兼容(EMC)和防護(hù)等級(jí)(IP)提出了更高的要求。
然而,當(dāng)電磁型繼電保護(hù)用微機(jī)型代替時(shí),以及用微機(jī)對(duì)變電站進(jìn)行綜合自動(dòng)化控制時(shí),來自多方面的干擾將不可避免地通過微機(jī)控制系統(tǒng)的開關(guān)量和模擬量的輸入通道或其它途徑進(jìn)入微機(jī)內(nèi)部,一旦這些干擾對(duì)該系統(tǒng)產(chǎn)生作用,輕則造成數(shù)據(jù)傳送錯(cuò)誤,重則造成保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng),造成電力系統(tǒng)供電事故,嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。此外,當(dāng)有大的電氣設(shè)備漏電或接地不良時(shí),該微機(jī)控制系統(tǒng)的輸入通道中將直接串入很高的共模或差模電壓,若處理不當(dāng),這將會(huì)引起輸入信號(hào)的失真甚至淹沒。因此,為保證電力系統(tǒng)安全供電,就必須特別重視電氣二次回路抗干擾措施,將硬件、軟件以及施工改造方案等方面配合起來,提高微機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾能力,從而使它們能夠長期健康的為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行服務(wù)。
2 硬件抗干擾措施
抗干擾的方法有硬件抗干擾和軟件抗干擾兩種。硬件抗干擾發(fā)展的歷史較長,理論和實(shí)踐比較成熟,主要抗干擾技術(shù)有各種接地處理、屏蔽和隔離、濾波、去耦、旁路等。對(duì)于新建變電站,從硬件角度,應(yīng)該重視并監(jiān)督以下幾種抗干擾措施的實(shí)施:以內(nèi)蒙古達(dá)拉特發(fā)電廠(以下簡稱達(dá)電)在2004年新建500KV變電站、2004至2006年220KV六條出線微機(jī)保護(hù)改造、1#-#4機(jī)發(fā)變組微機(jī)保護(hù)改造、2006年220KV母差改造為例說明如下:
2.1 用接地和屏蔽來抑制噪聲和防止干擾
(1)達(dá)電在2004年新建500KV變電站的過程中嚴(yán)格保證變電站接地系統(tǒng)能達(dá)到設(shè)計(jì)及二十五項(xiàng)反措的要求,使用微機(jī)保護(hù)的變電站接地電阻應(yīng)符合GB-T2887/1989和GB9361-1988要求所規(guī)定的不大于0.5歐姆的要求。在設(shè)計(jì)和實(shí)施中把接地和屏蔽正確地結(jié)合起來使用。
(2)在模擬量通道中,考慮到磁場耦合及導(dǎo)線電阻的影響,將其輸入回路采用一點(diǎn)接地方式,以克服雙端接地的缺點(diǎn);
(3)在電連通的幾臺(tái)電流互感器或電壓互感器的二次回路上,通過一點(diǎn)接于接地網(wǎng)。
(4) 在220KV六條出線微機(jī)保護(hù)改造、1#-#4機(jī)發(fā)變組微機(jī)保護(hù)改造和220KV母差改造中,將微機(jī)保護(hù)裝置的箱體經(jīng)試驗(yàn)確定可靠接地,保護(hù)屏底部的漆、鐵銹等清除干凈以后,將保護(hù)屏和底部槽鋼用焊接或者螺栓固定的方式可靠連接。微機(jī)保護(hù)屏之間用不小于50mm2的多股銅芯線將其底部的接地小銅排相串連,而后接于截面不小于100 mm2的接地銅排上,再將接地銅排和主控室電纜層的接地網(wǎng)可靠連接。
(5)對(duì)于由開關(guān)場引入保護(hù)裝置的交流電流、電壓回路,信號(hào)回路,直流控制回路等電纜全部采用屏蔽電纜,如KVVP2?2、KYJVP、KXQ2、KXQ20等型號(hào)電纜。屏蔽層應(yīng)采用電阻系數(shù)小的銅、鋁等材料制成,以前普遍使用的KVV等型號(hào)的鋼帶電纜均無屏蔽作用。
(6)屏蔽電纜的屏蔽層兩端可靠接地。在做電纜頭之前,用1.5~2.5mm2的多股銅芯線在電纜兩端的屏蔽層上緊緊纏繞3圈以上,并進(jìn)行固定,然后再做電纜頭,用熱縮管封緊,將多股銅芯線的另一端可靠接地。保護(hù)屏處可接于屏底的接地小銅排上,開關(guān)機(jī)構(gòu)處接于可靠的接地點(diǎn)上。
(7)對(duì)于模擬量輸入回路的抗干擾,嚴(yán)格執(zhí)行反措要求。對(duì)電壓互感器二次繞組(星形),三次繞組(開口三角形)的N相嚴(yán)格分開,由開關(guān)場引入控制室,在保護(hù)柜上由一點(diǎn)接地。對(duì)于幾臺(tái)同一電壓等級(jí)電壓互感器的N相分別引入控制室,并接到同一零相電壓小母線經(jīng)一點(diǎn)接地。對(duì)電流互感器的二次回路應(yīng)有一個(gè)接地點(diǎn),并在配電裝置附近經(jīng)端子排接地。對(duì)于有幾組電流互感器連接在一起的保護(hù)裝置,分別引入保護(hù)柜。在保護(hù)柜上經(jīng)端子排一點(diǎn)接地。
(8) 高頻同軸電纜屏蔽層兩端接地。對(duì)于高頻保護(hù)用的高頻同軸電纜,其屏蔽層兩端應(yīng)可靠接地。室內(nèi)保護(hù)屏上收發(fā)訊機(jī)一側(cè),高頻電纜的屏蔽層用直徑1.5~2.5mm的銅芯線緊緊纏繞并密封后,接于保護(hù)屏底部的接地小銅排上。控制室外在結(jié)合濾波器的二次接口處,用大于10mm的多股銅芯線將高頻電纜的屏蔽層和接地線可靠相連。
2.2 合理布置及分組二次回路電纜
(1)在新建500KV變電站的過程中二次回路電纜盡可能垂直于高壓母線敷設(shè);不可能時(shí)則應(yīng)盡量增大兩者間的距離。接到具有相似靈敏度的設(shè)備的電纜應(yīng)組合在一起,并在各組間保持最大距離。
(2) 高壓電纜不與控制電纜敷設(shè)在同一管道或同一溝道內(nèi),至少不得在同一電纜架上。
(3)低電平信息回路與電力回路,不采用公共的回程導(dǎo)線。由主控室敷設(shè)到開關(guān)場的回路,不得在開關(guān)處從裝置的一個(gè)部件利用另一電纜的回程導(dǎo)線接到另一部件而形成回路。所有供電及回程導(dǎo)線置于同一電纜中,避免由于環(huán)路布置形成的極大磁鏈產(chǎn)生很大的電磁感應(yīng)。強(qiáng)電的饋線采取單獨(dú)走線而不是與信號(hào)線混綁在一起;強(qiáng)信號(hào)線與弱信號(hào)線盡量避免平行走線,在有條件的地方努力成正交走線。
2.3 在控制回路設(shè)計(jì)中按照反措要求加裝隔離繼電器
(1)保護(hù)的跳合閘出口經(jīng)過操作箱的執(zhí)行繼電器,而不是直接將保護(hù)跳合閘繼電器觸點(diǎn)接到斷路器的跳合閘線圈。
(2)變電站交流電壓、電流及功率等信號(hào)均經(jīng)相應(yīng)電量變送器轉(zhuǎn)換成直流量以后才送入微機(jī);交流電量經(jīng)小PT、小CT的隔離,使交流大地與直流地隔開,同時(shí),所有模擬量和開關(guān)量均經(jīng)光電耦合單元隔離后再由主機(jī)進(jìn)行采集,使微機(jī)內(nèi)外系統(tǒng)的電源接地線在電氣上相互獨(dú)立,從而大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
(3)由遠(yuǎn)方開入接點(diǎn)接入微機(jī)保護(hù)的長電纜經(jīng)大功率繼電器隔離之后轉(zhuǎn)接接入微機(jī)保護(hù)裝置。
2.4 抑制來自電源的干擾
(1)采用在電源入口增設(shè)電源濾波器,消除以傳導(dǎo)和磁場兩種形式造成的電磁干擾。
(2)利用機(jī)箱的屏蔽作用減少電源線在裝置內(nèi)部產(chǎn)生的干擾,并注意選用外殼有屏蔽接地的濾波器,其接地點(diǎn)以最短的距離接在機(jī)箱的柜體上。
(3)選用抗干擾能力強(qiáng)、輸出波紋噪聲小的KTD型開關(guān)電源為系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)部分供電。
(4) 采用逆變后的開關(guān)電源為保護(hù)裝置供電,由蓄電池電壓110V或220V逆變或高頻(20M6)電壓后經(jīng)高頻變壓器隔離,利用光電稠合隔離技術(shù),隔離疊加在凹U系統(tǒng)輸入、輸出信號(hào)上的各種干擾,在輸入和輸出通道上采用光電隔離。
(5) 采用由蓄電池或Un電源供電、經(jīng)逆變后的開關(guān)電源穩(wěn)壓并通過濾波器得到各種穩(wěn)恒直流電壓作為裝置的電源,由于經(jīng)過多級(jí)變壓器和穩(wěn)壓濾波環(huán)節(jié),其穩(wěn)壓能力與抗干擾效果都比較理想。
3 結(jié)論
本文針對(duì)內(nèi)蒙古達(dá)拉特發(fā)電廠近年來在電氣二次工作中遇到的實(shí)際典型事例,淺談一下二次回路抗干擾措施在達(dá)電實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。系統(tǒng)地闡述了達(dá)電電氣二次在實(shí)際工作中對(duì)微機(jī)繼電保護(hù)的內(nèi)部和外部所采取的抗干擾措施,采用軟、硬件統(tǒng)一考慮,軟、硬件相結(jié)合的抗干擾措施,大大提高微機(jī)保護(hù)的抗干擾能力。實(shí)踐證明,這些方法是行之有效的,在微機(jī)保護(hù)裝置中得到應(yīng)用,取得了良好的效果,基本解決了在現(xiàn)場運(yùn)行中對(duì)微機(jī)保護(hù)的干擾問題。
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