[摘 要]本文分析了影响变电站综合自动化安全可靠运行的各种干扰源，结合变电站综合自动化的技术特性，阐述了变电站综合自动化系统抗干扰的技术措施。并提出在变电站这一特殊电磁环境的抗干扰解决方案。
[关键词]变电站 综合自动化 抗电磁干扰

1.概述
　　变电站内高压电器设备的操作,低压交、直流回路内电气设备的操作, 雷电引起的浪涌电压、电气设备周围静电场,电磁波辐射和输电线路或设备短路故障所产生的瞬变过程等都会产生电磁干扰。这些电磁干扰进入变电所内的综合自动化系统,就可能引起系统工作不正常, 甚至损坏某些部件或元器件。为此,我们需要对系统的抗电磁干扰性能加以分析。
　　电磁干扰的三要素是:干扰源、传播途径和电磁敏感设备。针对电磁干扰的三要素，提出三种解决电磁干扰问题的方法: 抑制干扰源的产生; 切断电磁干扰的传播途径; 提高设备抗电磁干扰的能力。变电站中的RTU装置以微机、集成电路和电子器件为其主要部件，属于电磁敏感设备，我们主要侧重于提高装置抗电磁干扰的能力。
　　仔细分析电路干扰产生的原因,是采取正确的抗干扰措施的先决条件。干扰形成的途径为:干扰源→耦合通道→电磁敏感设备。

2.干扰源分析
2.1干扰源
　　2.1.1电源扰动: 由大负荷变化引起的幅值不超过10%的电压波动; 由大负荷突变、短路、故障切除、重合闸引起的电压突降或者中断; 由电力机车、高频炉等引起的各次谐波污染; 由电焊或电弧等引起的间谐波;载波设备等对电力线产生的附加信号扰动等。
　　2.1.2传导瞬变和高频干扰: 主要是指由雷击、操作、切除短路故障、熔断器断开低压线路等原因引起的1.2us～1300us等各种浪涌; 由断开电感负载、断路器断口重燃、雷电等原因引起的频率从1赫兹至数兆赫兹的各种振荡波。
　　2.1.3场的干扰: 工频磁场、脉冲磁场、阻尼振荡磁场、辐射电磁场。
　　2.1.4内部干扰: 主要指由系统结构、元件布置和生产工艺等引起。由杂散电感、电容引起的不同信号感应; 多点接地造成的电位差干扰; 长线传输造成的波反射;寄生振荡和尖峰信号引起的干扰等。
2.2电磁干扰的传播途径及后果
　　电磁干扰侵入RTU的途径可分为辐射干扰和传导干扰两大类,两者会相互转换。电磁干扰耦合的途径主要有以下几种:电容性耦合;电感性耦合;共阻抗耦合;辐射耦合。电磁干扰的共同特点是频率高、幅度大、前沿陡，可以顺利通过各种分布电容或分布电感耦合到变电站综合自动化系统中。干扰的后果有以下几类:
　　2.2.1干扰电源回路（交流、直流电源）造成计算机工作不稳定，甚至死机;
　　2.2.2干扰模拟量输入通道造成采样数据错误，影响采样精度和计量的准确性,甚至损坏元器件、引起微机保护误动;
　　2.2.3干扰开关量输入通道造成系统对断路器、隔离开关分、合等位置判断错误; 干扰输出通道,引起断路器的跳、合闸出口回路误动。
　　2.2.4干扰CPU和数字电路导致相应的自动装置无法工作。
　　因此，采取合理的抗干扰措施是非常必要的。

3.抗电磁干扰的措施
　　变电站的一次系统二次系统是一个整体, 它们既密切相关,又相互影响。一次系统如果不采取控制电磁干扰的措施（例如:改善接地、采用屏蔽控制电缆等）则会在二次回路引起很大的干扰。同时二次设备本身也会发射电磁波。因此，应对一次和二次系统的设计进行统一考虑。 消除或抑制干扰主要针对电磁干扰的三要素进行, 即消除或抑制干扰源; 切断电磁耦合途径; 降低装置本身对电磁干扰的敏感度。对于变电站综合自动化系统来说，重点应放在后两方面。
3.1减少耦合途径，降低干扰源的影响
　　干扰源是变电站综合自动化系统外部产生的，无法消除。但是可以通过减少耦合途径的方法降低干扰源的影响。
　　计算机及其他电子设备工作时，接地电位的变化，是产生干扰的最大原因之一, 因此一次系统接地是抑制干扰变电站一项重要措施。一次系统接地是以防雷、保安（系统中性点接地）为目的, 在引入瞬变大电流的地方（设备接地处、避雷针、避雷器接地点）应设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地网各点电位差。如果接地网设计合理,接地电阻足够小的话, 可以解决大部分干扰问题。
　　自动化系统输入、输出应采用带有屏蔽层的控制电缆，屏蔽层接地。电流回路中A、B、C相线和中线应该在同一根电缆内，防止在屏蔽层中感生较大的电流、电压，产生干扰,同时严重影响电缆绝缘和安全。当屏蔽层一点接地时, 屏蔽层电压为零, 可显著减少静电感应（电容耦合）电压; 当两点接地时,干扰磁场在屏蔽层中感应电流, 磁通互相抵消, 显著降低磁场藕合感应电压。控制电缆铺设时尽可能离开高压母线并尽可能减少平行长度; 同时避开避雷器和避雷针的接地点，减少感应耦合。
3.2降低装置本身抗电磁干扰的能力
　　3.2.1装置的机柜和机箱要可靠接地。综合自动化系统的接地分为安全接地（保护接地）和工作接地。装置的外壳接地属于安全接地, 接地网通常采用一次设备的接地网。安全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，遭受触电危险和保证设备的安全。接地线要尽量短和可靠, 以降低可能出现的瞬变过电压。一般将设备安装在专门的槽钢上并与槽钢良好连接，槽钢与接地网焊接在一起。
　　3.2.2装置的机柜和机箱的输入端子对地接入一个耐高压的小电容, 可以抑制外部高频干扰。高频干扰都是通过端子串入的, 当高频干扰到达端子时, 通过电容对地短路,避免了高频干扰进入自动化系统内部。有些施工人员忽略了这个部位, 失去了一个抗高频干扰的有力手段。
3.3模拟量输入抗干扰措施
　　自动化装置所采集的模拟量大多数来自一次系统的电压互感器和电流互感器，经过设置在自动化系统交流输入回路中的隔离变压器(小电压互感器TV和小电流互感器TA)隔离，这些隔离变压器一、二次之间有屏蔽层并且接安全地，能起到比较好的效果。模拟量抗干扰措施的另外一种手段是滤波(分硬件滤波和软件滤波)。硬件滤波是指模拟量输入回路经过一个硬件滤波器，吸收差模浪涌，以防止频率混迭。硬件滤波器按照作用频率分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。按照硬件种类分为电容滤波器、电感滤波器、RC滤波器。软件滤波实际上是对采集到的数据进行处理, 是一种算法。软件滤波不需要增加硬件设备, 可以多通道共享, 参数调整方便, 滤波范围广, 可靠性高, 稳定性好，是现在综合自动化装置普遍采用的一种方案。
3.4数字量输入、输出抗干扰措施
　　自动化系统数字量的输入主要是指断路器、隔离开关、主变档位的位置信号。输入经过继电器触点隔离和光电耦合器隔离, 会取得比较好的效果。以前通用的信号回路采用24V或者48V直流,容易受到外界干扰。近年来倾向于采用220V直流, 在端子排上经光电耦合器转化为24V输入采集装置。近年来几家公司已经推出了定型的光耦隔离端子,抗干扰效果十分理想。另一方面由于继电器触点抖动引起的信号误动也比较常见, 现象是位置信号无规律的时合时分, 处理方法一般是采用软件设置去抖延时进行判断处理, 效果明显。另外如果条件允许的话, 开关、刀闸采取双遥信, 常开接点和常闭接点配合使用, 可以有效避免抖动干扰。数字量的输出, 大多数是对断路器、隔离开关和主变压器分接开关的控制。主要采用出口继电器进行隔离,防止因干扰引起误跳闸。
3.5装置工作接地
　　自动化装置除了安全接地外，为了获得工作用基准电位，可靠运行，还需要工作接地。工作接地种类分为微机电源地、数字地（逻辑地）、模拟地、噪声地、屏蔽地、机壳接地几种。不同的地线处理方式很多:浮地还是共地?一点接地还是多点接地?分散接地还是集中接地?需要根据装置、环境等实际情况综合考虑。基本原则是:强、弱分开;信号、噪声分开;模拟、数字分开。
　　提高自动化系统自身的抗干扰能力是保证系统可靠运行的关键，只有良好的抗干扰能力，才能保证系统在恶劣的环境中可靠运行，为主站端提供准确的数据。
3.6其它因素
　　3.6.1安装布线: 二次回路布线时, 应考虑减少互感耦合，强、弱信号不应使用同一根电缆; 信号电缆应尽可能避开电力电缆; 尽量增大信号电缆与电力电缆的距离, 并尽量减少其平行长度。
　　3.6.2计算机电源: 电源的瞬间突变或断电对计算机是危险甚至是致命的。可以造成数据丢失, 硬盘损坏等一系列问题。解决办法常用的是采用不间断电源UPS, 有效地抑制电源干扰。选用UPS电源时, 要选用在线式, 保证计算机在交流掉电时的安全连续运行。电力规程要求UPS容量为系统在掉电情况下, 安全运行1小时(建议容量可以维持2小时)。对于不具备采用UPS电源的系统可考虑采用电源滤波器或隔离变压器，以屏蔽或者滤除电源中的干扰。同时注意计算机的电源线由电源母线单独引出, 防止其它设备故障引起计算机系统掉电。

4.结语
　　综合自动化系统的抗干扰是一项重要工作，需要根据现场的实际情况加以考虑。不管采用何种措施，自动化系统本身良好的抗电磁干扰设计是最重要的一环。作为用户在订购产品时必须充分考虑自动化系统的运行环境和装置的抗干扰能力，以保证计算机能长期可靠连续运行。在设计施工过程中，要充分考虑系统的抗电磁干扰能力，站内一次、二次设备合理安排布局, 优先采用带屏蔽的电缆、通道线，合理铺设等等。只有系统的考虑变电站的抗电磁干扰设计并严格实施，才能保证自动化装置安全、可靠、稳定的运行。⊙

参考文献
卓远志《微机与综合自动化》