電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的干擾問題

1引言

隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電網(wǎng)構(gòu)造日益龐大、復(fù)雜，電網(wǎng)

調(diào)度自動(dòng)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱系統(tǒng)）在電網(wǎng)調(diào)度管理中的作用越來

越重要，它為電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了重要的技術(shù)

手段。系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、RTU及控制設(shè)備組成，屬高度集成化

的弱電設(shè)備，其絕緣水平低，對(duì)外界的干擾極其敏感，對(duì)雷

電等強(qiáng)電磁脈沖和過電壓的耐受能力很低。外界的各種干擾

通過一定的方式傳給系統(tǒng)，就會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、處

理和傳輸，進(jìn)而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。因此，必須采

取有效措施，加強(qiáng)和改良系統(tǒng)對(duì)抗干擾的防護(hù)，減小外界對(duì)

系統(tǒng)的干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

2干擾的形成

2.1干擾的主要來源

2.1.1來自雷電的干擾

雷電和與它相連的瞬態(tài)場(chǎng)在雷擊點(diǎn)引起強(qiáng)烈的電磁騷

擾，并通過該瞬態(tài)場(chǎng)將其影響擴(kuò)散到周圍造成干擾。由于采

取了一定的避雷措施，雷電直擊系統(tǒng)的可能性不大，但雷電

的強(qiáng)電磁脈沖干擾不僅可能通過電源線、輸入輸出線以及接

地裝置侵入系統(tǒng)，而且強(qiáng)脈沖電磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的感應(yīng)過電

壓而嚴(yán)重干擾甚至損壞系統(tǒng)設(shè)備。

2.1.2來自電網(wǎng)的干擾

在電網(wǎng)內(nèi)部，輸電路線事故的發(fā)生及排除等運(yùn)行狀態(tài)的

驀地變化，各種開關(guān)設(shè)備的操作，配電路線的阻抗及與配電

路線相接的負(fù)載發(fā)生變化，例如大功率設(shè)備和大功率機(jī)電的

啟動(dòng)，大型變壓器的勵(lì)磁沖擊電流等，所有這些現(xiàn)象都會(huì)造

成供電電壓的瞬時(shí)變動(dòng)。供電電壓的瞬時(shí)變動(dòng)會(huì)產(chǎn)生掉電過

電壓、電流沖擊和高頻振蕩等干擾。這些干擾通過供電線或

者接地網(wǎng)絡(luò)入侵系統(tǒng)，造成系統(tǒng)設(shè)備邏輯電路混亂，破壞

RAM中的程序和數(shù)據(jù)，影響CPU的正常工作，導(dǎo)致系統(tǒng)癱

瘓。

2.1.3來自電氣設(shè)備的干擾

在現(xiàn)場(chǎng)，高電壓、大電流或者電壓電流變化大的電氣設(shè)備,

蔻化的電壓、電流通過一定的方式耦合，干擾系統(tǒng)。此外，

輸電線、控制線等對(duì)小信號(hào)線（如開關(guān)量和摹擬量采集線，通

道傳輸線等）也產(chǎn)生干擾。

2.2干擾的傳播途徑

上述各種干擾主要是通過輸入輸出線、電源線、通道線、

設(shè)備屏蔽殼以及接地網(wǎng)絡(luò)等傳播給系統(tǒng)的。

2.3干擾的耦合方式

2.3.1經(jīng)導(dǎo)線傳導(dǎo)耦合

外界干擾經(jīng)傳輸導(dǎo)線（如輸入輸出線、電源線、地線等）

直接傳導(dǎo)耦合到系統(tǒng)。

2.3.2經(jīng)公共阻抗耦合

由于公共阻抗的存在，外界干擾電流通過公共阻抗產(chǎn)生

干擾電壓，傳導(dǎo)給系統(tǒng)；系統(tǒng)內(nèi)部各單元也會(huì)通過公共阻抗

互相干擾。

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2.3.3靜電耦合

在高電壓工作或者電壓變化大的場(chǎng)合，由于電力線的作用，

干擾源向系統(tǒng)傳送了靜電的變化，形成靜電干擾。靜電干擾

強(qiáng)度與干擾源的干擾電壓、系統(tǒng)對(duì)地電阻成正比，與干擾源

和系統(tǒng)設(shè)備的距離成反比。

23.4電磁耦合

在大電流工作或者電流變化大的環(huán)境，電流變化引起周圍

磁力線變化，在系統(tǒng)的各種回路中就會(huì)被感應(yīng)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，

形成電磁干擾。干擾強(qiáng)度與磁力線穿過回路的面積及干擾源

電流變化的大小成正比。

3抗干擾措施

根據(jù)干擾的來源、傳播途徑及干擾的耦合方式，可采取

相應(yīng)的抗干擾措施，減小外界對(duì)系統(tǒng)的干擾。

3.1隔離

①使用容量適合的電源隔離變壓器。供電電源通過隔離

變壓器后再供應(yīng)系統(tǒng)220V電源，系統(tǒng)與電網(wǎng)惟獨(dú)磁的耦合,

無電的直接聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)電的隔離，增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的抗干擾

能力。

②開關(guān)量、摹擬量的輸入輸出及系統(tǒng)對(duì)外通訊口要采用

光電耦合器或者隔離變壓器，有條件的話最好采用光纖通信，

以加強(qiáng)接口的隔離度，提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

③自動(dòng)化設(shè)備的安裝就位應(yīng)遠(yuǎn)離大電流、高電壓工作的

電氣設(shè)備，減少靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)。

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④敷設(shè)電纜時(shí)要注意不同類型的電纜不要混扎在一起。

小信號(hào)電纜、控制電纜、低壓電源線應(yīng)與高壓線盡量分開敷

設(shè)，防止強(qiáng)信號(hào)對(duì)弱信號(hào)的干擾。

3.2保護(hù)

在雷電等過電壓可能侵入的所有輸入輸出口，設(shè)置必要

的保護(hù)，甚至設(shè)置多極保護(hù)，將干擾系統(tǒng)的過電壓抑制在允

許范圍內(nèi)。

①隔離變壓器之前要設(shè)置過壓保護(hù)裝置，即安裝避雷器

和浪涌抑制器。避雷器可用壓敏避雷器。浪涌抑制器應(yīng)根據(jù)

系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中可能遇到的浪涌電壓及電流的最大值來

選擇型號(hào)，并留余量。

②二次設(shè)備、變送器屏、RTU間的輸入輸出線及系統(tǒng)輸

送信號(hào)的進(jìn)出口，要裝壓敏電阻以抑制信號(hào)線的過電壓來波。

使用的壓敏電阻的電容量要盡量小，以防止壓敏電阻對(duì)信號(hào)

的衰減。

3.3濾波

①電源雖然采用了隔離變壓器，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)與電網(wǎng)的隔

離，但電網(wǎng)大部份共模噪聲和串模噪聲仍能通過變壓器耦合

到系統(tǒng)。使用電源濾波器，讓電源頻率附近的頻率成份通過,

使這種頻率成份外的干擾噪聲很快衰減。用如圖1的電源濾

波器安裝在隔離變壓器之后,可有效地抑制電網(wǎng)30MHz以

下的共模噪聲和串模噪聲。

②一些常受干擾的通信通道（多為載波通道），在接收端

應(yīng)加裝帶通濾波器，濾去通道中遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)頻率成份以外的干

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擾信號(hào)，減小通信設(shè)備及外界對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的干擾。

3.4正確接地

正確接地是重要的抗干擾措施。不正確的接地方法，反

而會(huì)成為干擾的原因。

3.4.1接地電阻值要求

系統(tǒng)接地分為功率接地、安全接地和邏輯接地。

①功率接地主要流過的是負(fù)載設(shè)備的回路電流，還有正

常狀態(tài)下的不平衡電流、異常狀態(tài)下的接地電流。這些電流

變動(dòng)時(shí)刻使設(shè)備間的電位變動(dòng)，形成干擾。實(shí)驗(yàn)說明，當(dāng)功

率接地的接地電阻大于4。時(shí)，上述干擾就可能影響負(fù)載設(shè)

備的正常工作，因此，功率接地的接地電阻不能大于4QO

②安全接地即設(shè)備金屬外殼接地，其作用是屏蔽高頻對(duì)

系統(tǒng)設(shè)備的干擾，并可防止因機(jī)殼上積蓄電荷而使機(jī)殼電壓

升高或者漏電對(duì)接觸外殼的工作人員造成威脅。實(shí)驗(yàn)說明，

安全接地的接地電阻不能大于4。。

③邏輯接地是為了在信號(hào)回路中為低電位提供一個(gè)統(tǒng)

一的基準(zhǔn)電壓。由于系統(tǒng)設(shè)備中常用的TTL、C-MOS電路

的邏輯和邏輯僅差幾伏，邏輯接地上的壓降波動(dòng)

很容易造成邏輯地電位的混亂，影響系統(tǒng)設(shè)備的正常工作，

因此，邏輯接地的接地電阻要足夠小。實(shí)驗(yàn)說明，邏輯接地

的接地電阻小于1Q,才干保證邏輯地電位的穩(wěn)定。

3.4.2等電位接地

等電位接地可以有效地防止設(shè)備間電位差造成的事故，

提高系統(tǒng)設(shè)備的防雷能力。具體方法是：把計(jì)算機(jī)、RTU、

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通信設(shè)備、繼電保護(hù)等二次設(shè)備的接地系統(tǒng)分別就近連接到

閉環(huán)的接地母線上，并連接堅(jiān)固，以保持各接地點(diǎn)的等電位。

3.4.3混合式接地系統(tǒng)

系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)的接地普通已由廠家設(shè)計(jì)成混合式接地系

統(tǒng)，即設(shè)備內(nèi)的邏輯接地、功率接地和機(jī)柜外殼接到柜內(nèi)的

一個(gè)端子上，再引出總接地線，安裝時(shí)接到接地裝置上。其

特點(diǎn)是簡(jiǎn)便易于安裝。但其抗干擾能力是有限的，主要是由

于邏輯接地與機(jī)柜外殼接地直接在一起，外殼接地電位干擾

會(huì)造成邏輯地電位的混亂，影響系統(tǒng)設(shè)備的正常工作。為了

提高系統(tǒng)設(shè)備的抗干擾能力，外殼接地應(yīng)與邏輯接地分開，

單獨(dú)接到機(jī)房?jī)?nèi)的安全接地上。

3.4.4地線的搭接技術(shù)

正確的地線搭接，可減小地線的接觸電阻，為接地系統(tǒng)

提供長(zhǎng)久可靠的低阻通道。系統(tǒng)的接地普通采用抑接方法，

鐘接的要點(diǎn)：

①挪接前先對(duì)金屬接觸面開展處理，去除接觸面上各種

覆蓋層；

②挪接時(shí)要聊緊；

③鐘接最好使用同種金屬，因?yàn)椴煌饘倩ハ嚅L(zhǎng)期接觸

會(huì)產(chǎn)生腐蝕和合金化，會(huì)影響搭接機(jī)械強(qiáng)度和接觸電阻。

3.5屏蔽

屏蔽是防止靜電和電磁干擾的一個(gè)十分有效的方法。

①?gòu)S站端自動(dòng)化系統(tǒng)周圍的帶電導(dǎo)體和帶電設(shè)備都帶

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高電壓和流過大電流，系統(tǒng)處于較強(qiáng)的交變電磁場(chǎng)中。實(shí)驗(yàn)

說明，當(dāng)空間磁感應(yīng)強(qiáng)度大于3X10-6T時(shí),計(jì)算機(jī)將會(huì)出

現(xiàn)誤動(dòng)、誤算。以此為參考標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)環(huán)境磁感應(yīng)強(qiáng)度大于3

X10-6T時(shí)，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備考慮電磁屏蔽，如采用屏蔽網(wǎng)、

屏蔽籠等屏蔽體來阻擋、衰減電磁干擾，應(yīng)根據(jù)電磁干擾頻

率來選擇屏蔽體的壁厚、幾何尺寸、導(dǎo)電率及導(dǎo)磁率，這些

都可在相關(guān)資料查到；要注意屏蔽體必須有效接地。

②系統(tǒng)的電源配電線要使用帶金屬屏蔽層的電力電纜，

而且電纜兩端屏蔽層要分別有效接地，防止雷電在電源線上

感應(yīng)過電壓。小信號(hào)線最好采用多重屏蔽電纜，各屏蔽層要

可靠接地。

③雙絞線的磁屏蔽作用。

雙絞線在外界的干擾磁通中，每根導(dǎo)線均被感應(yīng)出干擾

電流，同一根導(dǎo)線在相鄰兩個(gè)環(huán)的兩段上流過的感應(yīng)電流大

小相等，方向相反，于是被抵消，故在總的效果上，導(dǎo)線并

沒有被感應(yīng)干擾電流。因此，雙絞線對(duì)外界磁場(chǎng)干擾有很好

的屏蔽作用。雙絞線外加屏蔽層可克服雙絞線易受靜電感應(yīng)

的缺點(diǎn)，使信號(hào)線有很好的電磁屏蔽效果。信號(hào)線特殊是小

信號(hào)線，要采用帶屏蔽的雙絞線。

3.6減小公共阻抗

電源內(nèi)阻、電源線及接地線都可能成為公共阻抗，必須

減小電源內(nèi)阻及電源線、接地線所包含的阻抗。

①系統(tǒng)不要與其它設(shè)備共用供電線，要使用專線，而且

電源線應(yīng)足夠粗，盡量短。

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②盡可能使用穩(wěn)壓電源，隔離放大器，以減小電源內(nèi)阻。

③系統(tǒng)的接地線要用短而粗的銅線，并且連接