電力系統(tǒng)對自動化設(shè)備的電磁兼容影響
1、概述
電力系統(tǒng)二次自動化設(shè)備是電力系統(tǒng)運行設(shè)備的一個部分，在討論其電磁兼容問題時，不應(yīng)該把它孤立地作為一個電子設(shè)備來進行，而要結(jié)合電力系統(tǒng)的電磁環(huán)境進行綜合、全面地考慮。研究二次自動化設(shè)備的電磁兼容性能，最終的目的是提高二次自動化設(shè)備抵御各種干擾的能力，同時降低設(shè)備對周圍其它設(shè)備的干擾程度，從而提高系統(tǒng)運行的可靠性。然而，設(shè)備抗干擾性能的提高并不是無限度的，無論是從技術(shù)上還是經(jīng)濟上都是不現(xiàn)實的。從電力系統(tǒng)這一大的電磁環(huán)境角度出發(fā)，只有在對干擾源以及干擾耦合途徑進行深入研究的基礎(chǔ)上，對二次自動化設(shè)備所處的電磁環(huán)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(chǔ)上研究提高其抗干擾能力以及抑制其所產(chǎn)生干擾的程度。
電磁兼容問題在電力系統(tǒng)中得到了強烈的體現(xiàn)：一方面，電力系統(tǒng)是一個強大的干擾源，在其正常運行或者故障時都會產(chǎn)生各種穩(wěn)態(tài)或暫態(tài)干擾，如大電流設(shè)備附近的磁嘗開關(guān)操作時的暫態(tài)干擾等。另一方面，隨著現(xiàn)在微電子技術(shù)的普遍采用，對干擾具有很高敏感性的各種二次自動化設(shè)備在電力系統(tǒng)運行中起著重要的作用，他們在極大提高電力系統(tǒng)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(tǒng)內(nèi)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(tǒng)安全可靠運行的一個隱患。
2、電力系統(tǒng)電磁兼容問題描述
如果把二次設(shè)備作為一個干擾的感受者來進行討論的話，那么電力系統(tǒng)的電磁兼容問題可以描述如下。
各種干擾二次設(shè)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(shè)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(tǒng)故障時的瞬態(tài)干擾如：隔離開關(guān)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(tǒng)運行時的穩(wěn)態(tài)干擾：如高壓設(shè)施附近的工頻電場和磁嘗附近電子或通信設(shè)備的干擾等。
其中對二次設(shè)備最具影響作用的干擾是一次開關(guān)（隔離開關(guān)和斷路器）動作時產(chǎn)生的瞬態(tài)干擾，這種瞬態(tài)干擾一方面以場的形式向外輻射，通過對二次設(shè)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(shè)備內(nèi)部，另一方面直接通過二次設(shè)備連接到高壓設(shè)施的導體（PT、CT、高頻載波通道等）傳導進入二次設(shè)備內(nèi)部，影響二次設(shè)備的正常工作。
解決電力系統(tǒng)電磁兼容問題的途徑在于:a)對系統(tǒng)的電磁環(huán)境進行測量評價；b)在系統(tǒng)設(shè)計建設(shè)中采取必要的合理的措施，減緩干擾對二次設(shè)備的作用；c)提高二次設(shè)備本身的抗干擾能力。
事實上，國內(nèi)外研究人員通過多年的努力已經(jīng)積累了大量的數(shù)據(jù)，并依據(jù)其制定了相關(guān)的標準和導則用于指導電力系統(tǒng)的設(shè)計和二次設(shè)備的設(shè)計，但是隨著電力技術(shù)近幾年的發(fā)展，一些新技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，由此而帶來的電力系統(tǒng)電磁環(huán)境的變化以及對二次設(shè)備的影響問題，值得大家進一步的關(guān)注和研究。
3、變電站綜合自動化技術(shù)和保護下放
變電站綜合自動化技術(shù)經(jīng)過了多年的發(fā)展已經(jīng)達到了相當?shù)乃剑瑥某跗诘募惺浇Y(jié)構(gòu)到目前廣為采用的分散式結(jié)構(gòu)，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(tǒng)的建設(shè)成本，然而，技術(shù)的發(fā)展的同時也帶來了電力自動化設(shè)備運行環(huán)境的變化。
早期的集中式結(jié)構(gòu)只是在原有的二次設(shè)備配置的基礎(chǔ)上增加了計算機管理功能，變電站按規(guī)模配置相應(yīng)的微機保護裝置和微機遠動裝置，并安裝在主控制室內(nèi)，系統(tǒng)的控制、信號量以模擬量的形式通過電纜上傳，這種結(jié)構(gòu)方式的缺點主要是資源不能共享，也不能節(jié)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(shù)據(jù)容易受到現(xiàn)場的干擾，但是二次自動化設(shè)備相對處于電磁環(huán)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(jié)構(gòu)采用的是將控制單元、保護單元、數(shù)據(jù)采集單元就近安裝在戶外高壓開關(guān)附近或戶內(nèi)開關(guān)柜中，通過數(shù)字信號線或光纜將信號上傳，這就大大降低了傳統(tǒng)變電站設(shè)計中的各種模擬控制信號的連接長度，提高了系統(tǒng)信號傳輸?shù)目垢蓴_能力，但是，對于二次自動化設(shè)備而言，由于其從原來條件較好的控制室被下放到開關(guān)場附近，運行電磁環(huán)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(shè)備自身的功能集成程度提高，單裝置內(nèi)部干擾互相耦合幾率加大，這就使得設(shè)備抗干擾設(shè)計面臨著更高的難度。
對于分布式設(shè)備應(yīng)滿足的抗擾性要求應(yīng)該是基于開關(guān)場中的電磁干擾數(shù)據(jù)，在控制室中所測量到的數(shù)據(jù)可能已不適用，控制電纜在開關(guān)場末端的感應(yīng)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(guān)場，高壓開關(guān)操作所產(chǎn)生的強大干擾對保護設(shè)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(shù)據(jù)中較多的是針對一次開關(guān)操作時產(chǎn)生的暫態(tài)電場和磁嘗PT/CT二次側(cè)干擾電壓和電流、母線下平行電纜上的感應(yīng)電壓以及變電站交流220V電源方面，測試參數(shù)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(guān)操作時實際測試結(jié)果來看，在二次側(cè)的干擾電壓強度一般小于標準規(guī)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(shè)備而言，最重要的是在二次設(shè)備端口的干擾情形，有關(guān)這方面的數(shù)據(jù)積累較少。
另外開關(guān)場暫態(tài)電磁場通過空間耦合對自動化設(shè)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(guān)場中的裝置，隨著保護小室設(shè)計逐漸趨向于使用非屏蔽設(shè)計，裝置本身的屏蔽設(shè)計就顯得更為重要，而這方面又恰好是我們電力自動化設(shè)備設(shè)計制造中的薄弱環(huán)節(jié)?！ ?nbsp;
幾十年來，作為干擾源的電力系統(tǒng)一次設(shè)備的改變很小，而作為敏感設(shè)備的二次弱電設(shè)備無論是在設(shè)計還是在布置上都發(fā)生了巨大的變化。隨著電力系統(tǒng)自動化程度的日益增長，二次自動化設(shè)備的作用也日趨重要。二次自動化設(shè)備的可靠性直接關(guān)系著電力系統(tǒng)是否能可靠運行，因此二次自動化設(shè)備的電磁兼容性能也就成為人們越來越關(guān)注的內(nèi)容。如何來評價二次自動化設(shè)備的電磁兼容性能，最重要的是對其所處電磁環(huán)境的評估。隨著二次自動化設(shè)備所處環(huán)境的改變以及電磁環(huán)境測量儀器和技術(shù)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(shè)備在運行時的正確可靠性。
