电力系统对自动化设备的电磁兼容影响

1、概述
　  电力系统二次自动化设备是电力系统运行设备的一个部分，在讨论其电磁兼容问题时，不应该把它孤立地作为一个电子设备来进行，而要结合电力系统的电磁环境进行综合、全面地考虑。研究二次自动化设备的电磁兼容性能，最终的目的是提高二次自动化设备抵御各种干扰的能力，同时降低设备对周围其它设备的干扰程度，从而提高系统运行的可靠性。然而，设备抗干扰性能的提高并不是无限度的，无论是从技术上还是经济上都是不现实的。从电力系统这一大的电磁环境角度出发，只有在对干扰源以及干扰耦合途径进行深入研究的基础上，对二次自动化设备所处的电磁环境进行合理的评估，才能对其抗干扰性能提出合理的要求，并在此基础上研究提高其抗干扰能力以及抑制其所产生干扰的程度。
　  电磁兼容问题在电力系统中得到了强烈的体现：一方面，电力系统是一个强大的干扰源，在其正常运行或者故障时都会产生各种稳态或暂态干扰，如大电流设备附近的磁尝开关操作时的暂态干扰等。另一方面，随着现在微电子技术的普遍采用，对干扰具有很高敏感性的各种二次自动化设备在电力系统运行中起着重要的作用，他们在极大提高电力系统自动化运行程度的同时，不可避免地会遭受到来自电力系统内部或其他的一些干扰影响而有可能导致其工作失常，从而成为影响电力系统安全可靠运行的一个隐患。
2、电力系统电磁兼容问题描述
　  如果把二次设备作为一个干扰的感受者来进行讨论的话，那么电力系统的电磁兼容问题可以描述如下。
　  各种干扰二次设备耦合途径通过各种连接线的传导作用或通过空间的辐射作用影响二次设备的主要干扰源有：
　  a)一些自然的干扰如：雷击、静电等。
　  b)操作或系统故障时的瞬态干扰如：隔离开关和断路器操作、低压回路继电器动作、接地故障时短路电流引起的共模干扰等。
　  C)系统运行时的稳态干扰：如高压设施附近的工频电场和磁尝附近电子或通信设备的干扰等。
　  其中对二次设备最具影响作用的干扰是一次开关（隔离开关和断路器）动作时产生的瞬态干扰，这种瞬态干扰一方面以场的形式向外辐射，通过对二次设备的外接导体（各种回路连线、地线）的耦合或者直接通过空间的辐射耦合进入到二次设备内部，另一方面直接通过二次设备连接到高压设施的导体（PT、CT、高频载波通道等）传导进入二次设备内部，影响二次设备的正常工作。
　  解决电力系统电磁兼容问题的途径在于:a)对系统的电磁环境进行测量评价；b)在系统设计建设中采取必要的合理的措施，减缓干扰对二次设备的作用；c)提高二次设备本身的抗干扰能力。
　  事实上，国内外研究人员通过多年的努力已经积累了大量的数据，并依据其制定了相关的标准和导则用于指导电力系统的设计和二次设备的设计，但是随着电力技术近几年的发展，一些新技术得到广泛的应用，由此而带来的电力系统电磁环境的变化以及对二次设备的影响问题，值得大家进一步的关注和研究。 　　 
3、变电站综合自动化技术和保护下放
　  变电站综合自动化技术经过了多年的发展已经达到了相当的水平，从初期的集中式结构到目前广为采用的分散式结构，不仅使得变电站自动化程度得以大大提高，更直接降低了系统的建设成本，然而，技术的发展的同时也带来了电力自动化设备运行环境的变化。
　  早期的集中式结构只是在原有的二次设备配置的基础上增加了计算机管理功能，变电站按规模配置相应的微机保护装置和微机远动装置，并安装在主控制室内，系统的控制、信号量以模拟量的形式通过电缆上传，这种结构方式的缺点主要是资源不能共享，也不能节省大量的电缆，同时由于控制信号是以模拟量的形式长距离传输，因此数据容易受到现场的干扰，但是二次自动化设备相对处于电磁环境较好的控制室中，所遭遇到的电磁骚扰会较弱一点。而分散式结构采用的是将控制单元、保护单元、数据采集单元就近安装在户外高压开关附近或户内开关柜中，通过数字信号线或光缆将信号上传，这就大大降低了传统变电站设计中的各种模拟控制信号的连接长度，提高了系统信号传输的抗干扰能力，但是，对于二次自动化设备而言，由于其从原来条件较好的控制室被下放到开关场附近，运行电磁环境恶化，对其抗干扰性能也就提出了更高的要求。同时由于二次自动化设备自身的功能集成程度提高，单装置内部干扰互相耦合几率加大，这就使得设备抗干扰设计面临着更高的难度。
　  对于分布式设备应满足的抗扰性要求应该是基于开关场中的电磁干扰数据，在控制室中所测量到的数据可能已不适用，控制电缆在开关场末端的感应电压可能会比在控制室末端要高。
　  随着近几年我国越来越多的高压变电站保护下放至开关场，高压开关操作所产生的强大干扰对保护设备的各种影响研究工作也在积极进行之中，在一系列的测试数据中较多的是针对一次开关操作时产生的暂态电场和磁尝PT/CT二次侧干扰电压和电流、母线下平行电缆上的感应电压以及变电站交流220V电源方面，测试参数涉及到波形、主导频率、强度等。从对我国几个保护下放的500kV变电站一次开关操作时实际测试结果来看，在二次侧的干扰电压强度一般小于标准规定的最高级别，而在频率上则比标准中的要求要高一些，220V电源上的干扰电压要大一点。然而，对于二次自动化设备而言，最重要的是在二次设备端口的干扰情形，有关这方面的数据积累较少。
　  另外开关场暂态电磁场通过空间耦合对自动化设备的影响也是一个需要深入研究的课题，对于这一类需放到开关场中的装置，随着保护小室设计逐渐趋向于使用非屏蔽设计，装置本身的屏蔽设计就显得更为重要，而这方面又恰好是我们电力自动化设备设计制造中的薄弱环节。　　 
　  几十年来，作为干扰源的电力系统一次设备的改变很小，而作为敏感设备的二次弱电设备无论是在设计还是在布置上都发生了巨大的变化。随着电力系统自动化程度的日益增长，二次自动化设备的作用也日趋重要。二次自动化设备的可靠性直接关系着电力系统是否能可靠运行，因此二次自动化设备的电磁兼容性能也就成为人们越来越关注的内容。如何来评价二次自动化设备的电磁兼容性能，最重要的是对其所处电磁环境的评估。随着二次自动化设备所处环境的改变以及电磁环境测量仪器和技术的提高，评价其电磁兼容性能的标准也在不断的完善之中，所有这些工作的目的只有一个，就是确保二次自动化设备在运行时的正确可靠性。