摘 要：為了提高高電壓設(shè)備維修實(shí)效性，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修，因而國(guó)家電網(wǎng)公司提倡對(duì)高壓電氣設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)。然而目前國(guó)內(nèi)的在線監(jiān)測(cè)廠家都面臨著電力設(shè)備的干擾問(wèn)題；本文結(jié)合政平500KV換流站高壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)施過(guò)程，分析了高壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在換流站應(yīng)用時(shí)所受的干擾；結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程，實(shí)踐出了一些有效抗干擾措施。
關(guān)鍵詞：換流站；高壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)；傳感器；干擾；抗干擾措施
0 引言
目前，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已開(kāi)始日漸普及，高電壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，眾多的干擾直接影響著傳感器的測(cè)量精度和測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性等在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，關(guān)系著狀態(tài)檢修的實(shí)施效果。干擾現(xiàn)象十分復(fù)雜，而較為突出的干擾則是電磁干擾和交直流混合運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的干擾以及最普遍的工頻干擾。下面就結(jié)合政平換流站的高壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目淺談一下?lián)Q流站的主要干擾要素和高壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的抗電磁和工頻等干擾的措施。
1 干擾分析
政平500kV換流站電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為分層分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其監(jiān)測(cè)內(nèi)容有：對(duì)電容器，測(cè)量主絕緣泄露電流、介損tgδ及電容量；對(duì)氧化鋅避雷器，測(cè)量泄漏全電流、阻性電流和功耗；另外還監(jiān)測(cè)和記錄現(xiàn)場(chǎng)溫度、濕度等環(huán)境參量。該類裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1，站方在線監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線（LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線）控制就地監(jiān)測(cè)終端，并采用電話撥號(hào)方式將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至局方在線監(jiān)測(cè)主站。局方在線監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器以及WEB查詢工作站三大部分，數(shù)據(jù)服務(wù)器完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的維護(hù)以及與其他系統(tǒng)接口的功能，應(yīng)用服務(wù)部分主要完成數(shù)據(jù)的處理、查詢、分析和診斷。站方在線監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)完成對(duì)所管轄終端裝置的同步測(cè)量控制、通信管理、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)的查詢顯示、分析功能；并將有關(guān)數(shù)據(jù)上傳局方主站系統(tǒng)。就地監(jiān)測(cè)終端完成信號(hào)的調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換和預(yù)處理并上傳波形數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果。
圖1 高壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成圖站
按照?qǐng)D一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工安裝后，高壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)得62#母避雷器設(shè)備的數(shù)據(jù)波形如圖2。
圖2 62#母線避雷器數(shù)據(jù)波形
由圖2可見(jiàn)，由于干擾導(dǎo)致在線監(jiān)測(cè)測(cè)得的全電流數(shù)據(jù)為5mA左右，而實(shí)際的全電流值則在1.8 mA左右，造成了數(shù)據(jù)的嚴(yán)重失真。
結(jié)合系統(tǒng)和避雷器設(shè)備的實(shí)際安裝情況和圖一的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，得出換流站高壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可能存在的主要干擾源有①靜電感應(yīng)，是由于兩條支電路或元件之間存在著寄生電容，使一條支路上的電荷通過(guò)寄生電容傳送到另一條支路上去，因此又稱電容性耦合；②電磁感應(yīng)，當(dāng)兩個(gè)電路之間有互感存在時(shí)，一個(gè)電路中電流的變化就會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)耦合到另一個(gè)電路，這一現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。例如變壓器及線圈的漏磁、通電平行導(dǎo)線等；③漏電流感應(yīng)，由于電子線路內(nèi)部的元件支架、接線柱、印刷電路板、電容內(nèi)部介質(zhì)或外殼等絕緣不良，特別是傳感器的應(yīng)用環(huán)境濕度較大，絕緣體的絕緣電阻下降，導(dǎo)致漏電電流增加就會(huì)引起干擾。尤其當(dāng)漏電流流入測(cè)量電路的輸入級(jí)時(shí)，其影響就特別嚴(yán)重；④射頻干擾 ，主要是大型動(dòng)力設(shè)備的啟動(dòng)、操作停止的干擾和高次諧波干擾。如可控硅整流系統(tǒng)的干擾等；⑤工頻干擾，換流站各種工作頻率非常復(fù)雜。現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)除了易受以上干擾外，由于系統(tǒng)工作環(huán)境較惡劣，還容易受到機(jī)械干擾、熱干擾及化學(xué)干擾等。其次，信號(hào)傳輸通道是控制系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器接收反饋信號(hào)和發(fā)出控制信號(hào)的途徑，因?yàn)槊}沖波在傳輸線上會(huì)出現(xiàn)延時(shí)、畸變、衰減與通道干擾，所以在傳輸過(guò)程中，長(zhǎng)線的干擾是主要因素。任何電源及輸電線路都存在內(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾，如果沒(méi)有內(nèi)阻，無(wú)論何種噪聲都會(huì)被電源短路吸收，線路中也不會(huì)建立起任何干擾電壓。
因此，需要對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行針對(duì)性的抗干擾措施。
2 抗干擾措施的具體實(shí)施
2．1 傳感器的抗干擾措施
隔離，高壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)中使用的傳感器采用穿芯式傳感器，把對(duì)電磁干擾敏感的傳感器隔離開(kāi)來(lái)，使它們不發(fā)生電氣的聯(lián)系；屏蔽，導(dǎo)磁性能好的導(dǎo)體和導(dǎo)電性能較好的材料（例如銅、冷扎鋼、鋁等）作完整的屏蔽。高壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)改進(jìn)時(shí)使用的傳感器采用冷扎鋼封閉處理，安裝時(shí)將其固定在封閉的筑鋁防水盒中，有效的進(jìn)行電氣和電磁的屏蔽，從而切斷干擾源和被干擾對(duì)象之間的電力線，以免除電容性耦合的電器和電磁干擾；良好的屏蔽接地，當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度小于工作信號(hào)波長(zhǎng)的1/20時(shí)，采用單點(diǎn)接地式，否則采用多點(diǎn)接地式。接地的長(zhǎng)度盡可能短。
2．2 信號(hào)傳輸和處理的抗干擾措施
①使用雙屏蔽加密同軸電纜，具有很好的絕緣性能和屏蔽效果。這樣，防止由于接觸引入的干擾和泄露引起的信號(hào)變化；②搭接，把一定的金屬部件機(jī)械地連接在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)低電阻的電氣接觸，保證系統(tǒng)電氣性能的穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)做了了幾點(diǎn)改進(jìn)， a.盡可能用同樣的金屬搭接，保證搭接的直流電阻不大于25毫歐。b.對(duì)不同金屬進(jìn)行搭接要注意各種金屬在電化學(xué)序列表中的相對(duì)位置。電位差要盡可能小，并有合適的防腐蝕措施。c.修整搭接表面，清洗所有配接表面,以便得到最大的接觸面積。為防止氧化，搭接后立即涂復(fù)保護(hù)層。d.對(duì)于永久性搭接,使用熔焊或銅焊、錫焊連接所有的接合面。射頻搭接采用永久性搭接。e.不允許用螺栓或螺釘?shù)穆菁y來(lái)完成射頻搭接。f.壓緊所有的射頻襯墊。幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻騷擾的抑制。③信號(hào)電纜屏蔽層采用360度搭接的方式與電纜接頭焊接（即電纜屏蔽層與接頭360度接觸）.④信號(hào)就近數(shù)據(jù)化，將信號(hào)處理的監(jiān)測(cè)終端放在離信號(hào)源最近的位置，近而減少了信號(hào)的干擾，從而保證了信號(hào)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。⑤屏蔽接地（模擬信號(hào)的屏蔽層的接地）工作接地，工作接地按工作頻率采用不同的接地方式。工作頻率低的（小于1MHz）采用單點(diǎn)接地式，即把整個(gè)電路系統(tǒng)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)點(diǎn)點(diǎn)看作接地參考點(diǎn)，所有對(duì)地連接都接到這一點(diǎn)上，并設(shè)置一個(gè)安全接地螺栓。工作頻率高的（大于30MHz）采用多點(diǎn)接地式，即在該電路系統(tǒng)里，用一塊接地平板代替電路中每部分各自的地回路。其主要原因是接地引線的感抗與頻率和長(zhǎng)度成正比，工作頻率高時(shí)將增加共地阻抗，從而將增大共地阻抗產(chǎn)生的電磁干擾。工作頻率在上述兩者之間的可采用混合接地方式。電纜的屏蔽層與屏蔽機(jī)箱之間360°搭接，使其滿足啞鈴模型的要求。接地電阻一般要求接地電阻小于4Ω。
2.3 其他環(huán)節(jié)的抗干擾措施
數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_措施①電路的屏蔽體，即用屏蔽材料將電磁輻射源屏蔽起來(lái)，并將屏蔽體接地，以降低電磁輻射的干擾。屏蔽體內(nèi)的電路電地線只能一點(diǎn)接屏蔽體，而不得利用屏蔽體作返回導(dǎo)體②使用加密屏蔽雙絞線，數(shù)據(jù)傳輸采用及加密屏蔽雙絞線代替兩根平行導(dǎo)線是抑制磁場(chǎng)干擾的有效辦法。原理是每個(gè)小絞紐環(huán)中會(huì)通過(guò)交變的磁通，而這些變化磁通會(huì)在周圍的導(dǎo)體中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，它由電磁通感應(yīng)定律決定，相鄰絞紐環(huán)中在同一導(dǎo)體上產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向相反，相互抵消，這對(duì)電磁干擾起到較好的抑制作用。③屏蔽接地，采用了信號(hào)傳輸處理中的360°搭接方法，使其滿足啞鈴模型的要求。④ 系統(tǒng)的接地，將各電子器件的工作接地應(yīng)連在一起，通過(guò)一點(diǎn)與安全接地網(wǎng)相連；工作接地網(wǎng)各點(diǎn)的電位盡量保持一致。
3 抗干擾措施的效果
系統(tǒng)通過(guò)以上的改進(jìn)后，高壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)得62#母避雷器設(shè)備的數(shù)據(jù)波形如圖三。
圖3 62#母線避雷器數(shù)據(jù)波形
由圖3可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)一些有效的抗干擾措施后，測(cè)得62＃母線避雷器的全電流的值為1.8 mA左右。其他的數(shù)均達(dá)到了理想效果。
4．結(jié)束語(yǔ)
分析了高壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)所受到的干擾。在針對(duì)性的實(shí)施了一系列的抗干擾措施后，取得了較好的效果。
總結(jié)了高壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)的一些有效的抗干擾措施。
參 考 文 獻(xiàn)
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