综合自动化系统可靠性问题-世纪电源网

2019-05-09 05:55字体:
  

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  第六章 ? 变电站综合自动化系统可靠性问题 6-1、 变电站电磁干扰产生的原因及后果 一、电磁干扰源 1、电磁干扰源: 外部干扰 内部干扰 外部干扰主要有---交(直)流回路开关操作、 扰动性负荷、短路故障、大气过电压(雷 电)、静电、无线电干扰等。 ? 内部干扰----自动化系统结构、元件布置 和生产工艺等决定,主要有杂散电感、电 容引起的不同信号感应,寄生振荡和尖峰 信号引起的干扰。 ? 继电器或接触器的触点断开电感元件产生 暂态瞬变电压,多点接地造成的电位差干 扰等。 2、电磁干扰源信号源 的种类及特点: ? ? ? ? ? 1)浪涌干扰 特点是持续时间长、脉冲上升时间慢、能 量大、但幅值低。 2)快速瞬变干扰 特点是电压上升时间快、持续时间短、重 复高,相当于一连串脉冲群。脉冲电压幅 值一般为2~7kV,频率可达数兆赫,脉冲 群的持续时间为数十毫秒 ? 3)阻尼振荡波。 ? 特性是一连串断续出现的阻尼振荡波,上 升时间快、重复率高、持续时间长,振荡 频率从100kHz至数兆赫。 ? 4)衰减振荡波。 特点是上升时间为o.5us,频率为100kHz 的衰减振荡波,常出现于低压供电网及控 制信号回路中。 ? 5)场的干扰 ? ----工频磁场。正常运行情况下的稳态磁场 和短路事故时的暂态磁场。前者数值较小, 后者数值较大,但持续时间短。 ? -----脉冲磁场。脉冲磁场由雷电、短路事故 和断路器操作产生,磁场强度为数百安每 米至上千安每米。 ? ------阻尼振荡磁场。在高、中压变电站中, 操作隔离开关时将产生阻尼振荡瞬变过程, 也产生相应的磁场。磁场强度由10~1OOA /m,振荡频率从100千赫到数兆赫。 ? ------辐射电磁场。无 线电台、电视台、移 动式无线电通信设备及各种工业电磁辐射 源。 ? ? 3、干扰对电路的作用 ? 干扰对电路的作用又分为差模干扰 和共模 干扰。如图11—l所示。差模干扰是指串联 于信号源回路中的干扰,主要由长线路传 播的互感所致;共模干扰是由网络对地电 位变化所引起的干扰.即对地干扰。共模 干扰可以为直流,也可以为交流.是造成 自动化装置不能正常工作的主要原因。 二、电磁干扰的耦合途径 ? ? ? ? ? (1)电容性静电耦合: (2)电磁感应耦合: (3)共阻抗耦合。 (4)辐射耦合 三、电磁干扰可能造成的后果 ? 1、对电源回路的干扰:变电站综合自动 化系统的工作电源有两种,即交流电源和 直流电源:监控主机系统和通信管理机往 往采用交流220V电源。微机保护等各子系 统常采直流电源. ? 对电源回路的干扰造成计算机工作不稳定, 甚至死机。 ? ? ? ? ? 2、对模拟量输入通道的干扰 3、对开关量输入通道的干扰 4、对CPU和数字电路的干扰 (程序出格死机、保护误动作…) 5、通信中断 6-2、变电站抗电磁干扰的措施 ? 电磁干扰信号能够通过各种途径以传导 或辐射的方式耦合至变电站的一次系统和 二次系统。 ? 抗干扰应针对电磁干扰的三要素即干扰源、 传播途径和电磁敏感设备进行,可采取相 应的技术措施,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 的敏感度等措施。 1、抑制干扰源 ? ? (1)屏蔽 、 1)变电站综合自动化系统的机柜和机箱采用铁 质材料,以实现对电场和磁场的屏蔽,在电场较 强的场合,还可以考虑在铁壳内加装铜衬里。 ? 2)机箱或机柜的输入端子上对地接一耐高压的 小电容,可抑制外部高频干扰。由于干扰都是通 过端子串人的,当高频干扰到达端子时通过电容 对地短接,避免了进入自动化系统内部。 ? ? 3)综合自动化系统中的测量和微机保护或 自控装置所采用的各类中间互感器的一、 二次绕组之间加设屏蔽层,这样可起电场 屏蔽作用,防止高频干扰信号通过分布电 容进人自动化系统的相应部件。 ? 4)自动化系统与一次设备的连接采用带 有金属外皮(屏蔽层)的控制电缆,电缆的屏 ? 蔽层两端接地,对电场耦合和磁场耦合都 有显著的削弱作用,一般可将感应电压降 低至不接地时的l%以下。 。 (2)减少强电回路的感应耦合 ? 1)高压母线是强烈的干扰源,因此,增加控制电缆和高 压母线之间的距离并尽可能减少平行长度,是减少电磁耦 合的有力措施。避雷器和避雷针的接地点、电容式电压互 感器、耦合电容器等是高频暂态电流的人地点,控制电缆 应尽可能离开它们,以减少感应耦合。 ? 2)电流互感器引出的A、B、C三相线和中性线应在同一 根电缆内,避免出现环路。 ? 3)电流和电压互感器的二次交流回路电缆从高压设备引 至综合自动化装置安装处时,应尽量靠近接地体,减少进 入这些回路的高频瞬变漏磁通。 2、严格执行《继电保护及安全自动装置反事 故技术措施要点》中有关保护及二次回路 抗干扰的规定,提高保护抗干扰能力。 例如:敷设与厂、站主接地网紧密连接的等 电位接地网。等电位接地网应满足以下要 求。(见附图): 变电站(发电厂)等电位接地网附图 保护用结合滤波器 保护用结合滤波器 就地端子箱 就地端子箱 ≥50mm2绝缘导线铜导线 铜导线与主地网一点连接 通讯机房 保护小室 主电缆沟 100mm2铜导线 高频电缆 电缆支架 其他控制电缆 3、应选用具有良好抗干扰性能的、 并符合电力行业电磁兼容及相关的 抗干扰技术标准的继电保护装置。 微机保护、测控装置的 抗干扰试验 ? 一、静电放电抗干扰试验 二、射频电磁场辐射抗扰性试验 模拟电磁场的影响,评估电气和电子设备抗御辐射电磁场干扰的能力。 有很多情况会产生辐射电磁场,如无线电、广播、电视、对讲机和各种 工业电磁源等。 三、电快速瞬变脉冲群抗扰性试验 ? 快速瞬变脉冲群抗扰性试验是评 估电气和电子设备的供电电源、信 号和控制端口在受到重复的快速瞬 变(脉冲群)干扰时的抵御能力。 本试验是模拟被试设备对来自操作暂态过程 (如切换电感性负载、继电器触头分合等)中的 各种类型瞬变扰动的抗扰性。 四、浪涌抗扰性试验 ? 浪涌是一种沿电源线或电路传播的快速上 升、缓慢下降的电流、电压、功率瞬变波, 模拟由各种操作和雷电瞬变过电压引起的 干扰影响,评估设备抵御大能量骚扰的能 力。 ? 1-4级 五、对射频场感应的传导骚扰的抗 扰性试验 ? 模拟射频发射机在9KHZ-80MHZ正频率 范围产生的传导骚扰,这种射频电磁场会 作用于电气和电子设备的电源线、通信线、 接口电缆等所有连接线的整个长度,因为 这些连接线的长度可能与射频的几个波长 相当,从而起到被动天线的作用。 六、工频磁场抗扰性试验 ? 工频磁场由导体中的工频电流所产生, 少量由邻近的其他装置(如变压器的漏磁通) 所产生。主要考核两种情况: ? ①正常工作条件下,稳定、连续电流产生 的磁场,幅值相对较小; ? ②电力系统故障条件下,短路电流产生的 磁场,幅值较高、持续时间短。显然,工 频磁场的影响与设备的安装位置有关。 ? 七、脉冲磁场抗扰性试验 ? 八、阻尼振荡磁场抗扰性试验 ? 九、振荡波抗扰性试验



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