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          行業新聞

          電力系統對自動化設備的電磁兼容影響

          1、概述
             電力系統二次自動化設備是電力系統運行設備的一個部分,在討論其電磁兼容問題時,不應該把它孤立地作為一個電子設備來進行,而要結合電力系統的電磁環境進行綜合、全面地考慮。研究二次自動化設備的電磁兼容性能,最終的目的是提高二次自動化設備抵御各種干擾的能力,同時降低設備對周圍其它設備的干擾程度,從而提高系統運行的可靠性。然而,設備抗干擾性能的提高并不是無限度的,無論是從技術上還是經濟上都是不現實的。從電力系統這一大的電磁環境角度出發,只有在對干擾源以及干擾耦合途徑進行深入研究的基礎上,對二次自動化設備所處的電磁環境進行合理的評估,才能對其抗干擾性能提出合理的要求,并在此基礎上研究提高其抗干擾能力以及抑制其所產生干擾的程度。
             電磁兼容問題在電力系統中得到了強烈的體現:一方面,電力系統是一個強大的干擾源,在其正常運行或者故障時都會產生各種穩態或暫態干擾,如大電流設備附近的磁嘗開關操作時的暫態干擾等。另一方面,隨著現在微電子技術的普遍采用,對干擾具有很高敏感性的各種二次自動化設備在電力系統運行中起著重要的作用,他們在極大提高電力系統自動化運行程度的同時,不可避免地會遭受到來自電力系統內部或其他的一些干擾影響而有可能導致其工作失常,從而成為影響電力系統安全可靠運行的一個隱患。
          2、電力系統電磁兼容問題描述
             如果把二次設備作為一個干擾的感受者來進行討論的話,那么電力系統的電磁兼容問題可以描述如下。
             各種干擾二次設備耦合途徑通過各種連接線的傳導作用或通過空間的輻射作用影響二次設備的主要干擾源有:
             a)一些自然的干擾如:雷擊、靜電等。
             b)操作或系統故障時的瞬態干擾如:隔離開關和斷路器操作、低壓回路繼電器動作、接地故障時短路電流引起的共模干擾等。
             C)系統運行時的穩態干擾:如高壓設施附近的工頻電場和磁嘗附近電子或通信設備的干擾等。
             其中對二次設備最具影響作用的干擾是一次開關(隔離開關和斷路器)動作時產生的瞬態干擾,這種瞬態干擾一方面以場的形式向外輻射,通過對二次設備的外接導體(各種回路連線、地線)的耦合或者直接通過空間的輻射耦合進入到二次設備內部,另一方面直接通過二次設備連接到高壓設施的導體(PT、CT、高頻載波通道等)傳導進入二次設備內部,影響二次設備的正常工作。
             解決電力系統電磁兼容問題的途徑在于:a)對系統的電磁環境進行測量評價;b)在系統設計建設中采取必要的合理的措施,減緩干擾對二次設備的作用;c)提高二次設備本身的抗干擾能力。
             事實上,國內外研究人員通過多年的努力已經積累了大量的數據,并依據其制定了相關的標準和導則用于指導電力系統的設計和二次設備的設計,但是隨著電力技術近幾年的發展,一些新技術得到廣泛的應用,由此而帶來的電力系統電磁環境的變化以及對二次設備的影響問題,值得大家進一步的關注和研究。    
          3、變電站綜合自動化技術和保護下放
             變電站綜合自動化技術經過了多年的發展已經達到了相當的水平,從初期的集中式結構到目前廣為采用的分散式結構,不僅使得變電站自動化程度得以大大提高,更直接降低了系統的建設成本,然而,技術的發展的同時也帶來了電力自動化設備運行環境的變化。
             早期的集中式結構只是在原有的二次設備配置的基礎上增加了計算機管理功能,變電站按規模配置相應的微機保護裝置和微機遠動裝置,并安裝在主控制室內,系統的控制、信號量以模擬量的形式通過電纜上傳,這種結構方式的缺點主要是資源不能共享,也不能節省大量的電纜,同時由于控制信號是以模擬量的形式長距離傳輸,因此數據容易受到現場的干擾,但是二次自動化設備相對處于電磁環境較好的控制室中,所遭遇到的電磁騷擾會較弱一點。而分散式結構采用的是將控制單元、保護單元、數據采集單元就近安裝在戶外高壓開關附近或戶內開關柜中,通過數字信號線或光纜將信號上傳,這就大大降低了傳統變電站設計中的各種模擬控制信號的連接長度,提高了系統信號傳輸的抗干擾能力,但是,對于二次自動化設備而言,由于其從原來條件較好的控制室被下放到開關場附近,運行電磁環境惡化,對其抗干擾性能也就提出了更高的要求。同時由于二次自動化設備自身的功能集成程度提高,單裝置內部干擾互相耦合幾率加大,這就使得設備抗干擾設計面臨著更高的難度。
             對于分布式設備應滿足的抗擾性要求應該是基于開關場中的電磁干擾數據,在控制室中所測量到的數據可能已不適用,控制電纜在開關場末端的感應電壓可能會比在控制室末端要高。
             隨著近幾年我國越來越多的高壓變電站保護下放至開關場,高壓開關操作所產生的強大干擾對保護設備的各種影響研究工作也在積極進行之中,在一系列的測試數據中較多的是針對一次開關操作時產生的暫態電場和磁嘗PT/CT二次側干擾電壓和電流、母線下平行電纜上的感應電壓以及變電站交流220V電源方面,測試參數涉及到波形、主導頻率、強度等。從對我國幾個保護下放的500kV變電站一次開關操作時實際測試結果來看,在二次側的干擾電壓強度一般小于標準規定的最高級別,而在頻率上則比標準中的要求要高一些,220V電源上的干擾電壓要大一點。然而,對于二次自動化設備而言,最重要的是在二次設備端口的干擾情形,有關這方面的數據積累較少。
             另外開關場暫態電磁場通過空間耦合對自動化設備的影響也是一個需要深入研究的課題,對于這一類需放到開關場中的裝置,隨著保護小室設計逐漸趨向于使用非屏蔽設計,裝置本身的屏蔽設計就顯得更為重要,而這方面又恰好是我們電力自動化設備設計制造中的薄弱環節?! ?nbsp;
             幾十年來,作為干擾源的電力系統一次設備的改變很小,而作為敏感設備的二次弱電設備無論是在設計還是在布置上都發生了巨大的變化。隨著電力系統自動化程度的日益增長,二次自動化設備的作用也日趨重要。二次自動化設備的可靠性直接關系著電力系統是否能可靠運行,因此二次自動化設備的電磁兼容性能也就成為人們越來越關注的內容。如何來評價二次自動化設備的電磁兼容性能,最重要的是對其所處電磁環境的評估。隨著二次自動化設備所處環境的改變以及電磁環境測量儀器和技術的提高,評價其電磁兼容性能的標準也在不斷的完善之中,所有這些工作的目的只有一個,就是確保二次自動化設備在運行時的正確可靠性。
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