变电站中微机保护的应用及其抗干扰措施研究

张亚东 赵 斌

（浙江省新昌县供电局，浙江 新昌312500）

1 变电站微机保护的组成及特点

以微型计算机为基础，将传统变电站中的继电保护、自动控制和远动、监视控制等功能组合到一起，以一个由计算机硬件、功能性软件以及数据通信网络所构成的系统来代替，这个系统即被称为变电站微机保护系统。微机保护的一般由微型计算机、输入输出、数据采集、通信接口、电源以及人机接口等六个部分功能组成。相比于传统变电站的继电保护，微机保护特点如下：

①可靠性更高，软硬件更加智能，具有很强的巡检和自检能力，一旦自动检测出硬件方面的故障，就会发出报警信号，同时将其跳闸出口回路闭锁。此外，软件可以对输入的数据进行检验并纠错，还可以对干扰进行自动识别和排除；

②保护动作具有更高的正确率，由于先进控制技术的采用，不仅运行的正确率得到了保障，而且故障分量保护也得以实现；

③功能的可扩充性强，如自动重合闸、故障测距、故障录波以及波形分析等功能都可以很方便地进行扩充；

④良好的人机界面保证了微机保护的适用性和维护调试的便捷，在使用过程中可以通过软件方法来对其结构和特性进行改变。此外，微机保护系统的硬件可以标准化生产，通用性好，功耗也更加节能。

2 微机保护应用中相关问题的探讨

2.1 馈线出口处短路保护拒动

馈线微机保护在实际运行中经常会出现馈线出口处短路而使得保护拒动，进而导致主变后备保护动作，致使主变两侧开关及母联跳闸的事故。对于这个问题，可以从两个方面进行解决。其一，对于微机保护，其应该选择合适的电流-电压变换的负载，还需要校核其会不会引起TA饱和，在输入电压与电阻R的配合选择方面也要慎重，以免LH饱和。除此之外，利用电抗变换器实现电流-电压的变换也是一个比较合适的选择，其能够有效抑制衰减中的直流分量，不过也会放大高次谐波。同时，在微机保护模式上，应尽可能采用分布式结构。为尽量节省电缆投资和减少TA二次负载阻抗，可以将保护安装于开关柜上。其二，对于TA，应结合各变电站10 kV母线短路容量的实际情况来尽可能地选用大变比的保护专用TA。在必要时，为减少二次负担，还可以将两个准确等级相近的副线圈串联在一起使用。此外，增加10 kV限时速断保护也是一种比较好的对策。

2.2 保护定值修改与切换

在电网运行过程中，调度中心常常要根据需要在各馈线之间进行"转供电"操作，这是提高电网供电可靠性及运行安全性的必要措施。这个"转供电"的过程中就使得各馈线的运行参数发生很大的改变，而调度人员就必须根据事先计算好的各种运行参数条件下对馈线的保护整定值（如过流与速断电流定值等）进行重新整定。这个重新整定的过程自然不能让保护人员随时去现场操作，可以采用在旁代线路保护中配备多路定值区的思路，使得馈线的保护也具有多路定值存贮功能。这样就可以在馈线参数改变时将保护定值切换至预先设置的定值区运行。而且这一功能的实现既可以通过调度员远方实现切换，也可以由值班员操作。

2.3 定期检修的问题

由于微机保护具有运行可靠而且维护简便的特点，因此传统继电保护的定检模式对其并不适用，甚至会大大减弱微机保护的运行效率。所以对微机保护的检修有以下考虑：①与一次设备临时停电的时间相结合，一般以2年为一个周期进行一次经保护启动跳合开关的整组试验；②以3到4年为一个周期，进行一次只涉及出口回路的正确性、数据采样回路的零漂和精度的检验；③以6至8年为一个周期，进行一次模拟现场的各种故障进行联动开关试验的全面的保护检修。

2.4 微机保护装置维护中各专业之间的协调问题

在变电站中，自动化系统一般分属于通信、保护、远动等专业部门负责。其中，通信和远动专业之间的联系是比较紧密的，而保护专业与上述两个专业虽然在工作上有很多交集，但是界面分工还是很清楚的。但随着微机保护越来越广泛的应用以及对可靠性、稳定性要求的不断提高，可以预见，在未来保护人员工作的重心应该是对系统事故缺陷的分析和处理上，而不再是保护设备的校验维护。因此，将来变电站内保护、通信与远动应建立统一的管理模式，如统一纳入自动化专业以培养综合素质的自动化人员。并且还要由调度中心来统一管理综合自动化部门，这样就可以有效地提高自动化故障处理的质量和效率。

3 变电站微机保护的干扰源分析

随着电压等级的不断升高，变电站内电磁干扰愈发严重，其对二次回路的不良影响也不断显现。不良影响可分为非破坏性和破坏性两种，前者以各种电磁波、静电、高压瞬变脉冲为主，主要对微机处理器等较为敏感部件的正常运行造成影响，主要表现为使处理器不断复位、内部数据出错、程序出现乱码以及通信错误等，虽然不会造成不可恢复的损坏，但会导致微机保护误动或拒动等严重后果。而在干扰消除后，微机保护会恢复正常工作。而破坏性干扰则包括雷击、各种高频阻尼衰减振荡波等，这种干扰会在极短时间内释放出巨大能量，将对敏感器件造成毁灭性的损害。

4 变电站微机保护抗干扰措施

4.1 正确使用屏蔽电缆

二次控制回路的控制电缆均采用KVVP2-22型屏蔽电缆，在电缆两端的屏蔽层上均用4mm2的多股软铜线紧紧缠绕数圈并固定旋紧。同时将电缆屏蔽层的接地线可靠连接至各保护屏的接地小铜排上，开关柜处则经端子箱内的接地点接到电缆沟中的接地铜排上，以实现电缆屏蔽层的两端同时接地。这样可以使控制电缆被母线暂态电流产生的磁通包围时，在屏蔽层感应出屏蔽电流并抵消由母线暂态电流所带来的影响，还能降低因地电位升高而生成的暂态感应电压。

4.2 禁止交直流回路共用同一根电缆

在变电站的设计和施工过程中，一定要充分考虑交流回路可能对直流回路造成的干扰，严禁交直流回路共用一根电缆或者并排相邻敷设。否则交流和直流回路之间会产生较大的互感，从而干扰到直流回路。就曾经有变电站发生过交流窜入直流回路造成保护误动和设备损坏的恶性事故，危害极大。

4.3 电流互感器二次回路一点接地

若电流互感器二次回路两端都有接地点，则两个接地点之间会构成并联回路从而减小流过电流线圈的电流，造成保护拒动；而在接地故障发生时，两个接地点之间的工频电位差会产生额外电流造成保护误动。因此，在国网公司颁布的相关技术规程中就对电流互感器二次回路的接地点作出明确规定，只允许有一个接地点且需要在配电装置附近经端子排接地。

4.4 电压互感器二次回路和三次回路相互独立

微机保护的二、三次回路中性线应相互独立，否则其自产的零序电压3U0会受到三次回路3U0的影响，导致接地零序方向保护反方向误动和正方向拒动等情况发生。通过对传统电压互感器二、三次回路的中性线公用一根电缆的方式进行改造可以大大降低了保护装置的误动率。

结语

随着微机保护在变电站中越来越广泛的应用，其相比与传统继电保护的优越性得以进一步体现。同时也要大力开展对应用过程中诸如保护整定值问题以及变电站内各种干扰的抑制与消除问题的研究，以提高微机保护动作的可靠性、准确性、可选择性以及抗干扰能力。

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