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摘要：本文分析了变电站二次设备干扰源的种类，阐述了电磁干扰的传输途径，针对变电站电磁干扰的途径，从屏蔽、接地、隔离等方面提出了提高变电站二次设备抗干扰的有关措施。
关键词:变电站；抗干扰技术；电磁干扰
1前言
许多变电站采用综合自动化的方式，变电站二次设备大多是微机保护盒微机型自动装置，它们以通信网络技术为基础，把各种继电保护装置及自动装置与远动装置和调度端连接起来，使变电站实现高质量、高速度、高灵活和低成本的生产管理。
2 变电站二次设备干扰源的种类分析
目前，电力系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰2个方面：外部干扰包括了高压开关操作、雷电、短路故障、电晕放电、高电压大电流的电缆和设备向周围辐射电磁波、高频载波、对讲机等辐射干扰源，及附近电台、通信等产生的电磁干扰、静电放电等。内部干扰是由自动化系统的结构，元件布置和生产工艺等决定的。主要有杂散电感、电容引起的不同信号感应、长线传输造成的波反射、寄生振荡和尖峰信号引起的干扰等。采取相应的软硬件措施。可以消除或削弱这些干扰。
3变电站抗干扰措施
3．1 屏蔽措施
屏蔽一般分为：(1)静电屏蔽：主要作用是消除容性耦合，适用于防治静电场和恒定磁场的影响；(2)磁屏蔽：其作用是抑制感性耦合，适用于对静态场和低频磁场的屏蔽；(3)电磁屏蔽(辐射电磁场屏蔽)：主要用于防止交变电场、交变磁场以及交变电磁场的影响，其屏蔽的作用是由于金属屏蔽体对入射电磁波的反射损耗和吸收损耗而产生的。
静电屏蔽应具有2个基本要点，即完善的屏蔽体和良好的接地。电磁屏蔽就是以金属隔离的原理来控制电磁干扰由一个区域向另一区域感应和辐射传播的方法。电磁屏蔽不但要求有良好的接地，而且要求屏蔽体具有良好的导电连续性，对屏蔽体的导电性要求要比静电屏蔽高得多。因而为了满足电磁兼容性要求，常常用高导电性的材料作为屏蔽材料，如铜板、铜箔、铝板、铝箔、钢板或金属镀层、导电涂层。
在实际的屏蔽中，变电站二次设备的电磁屏蔽效能更大程度上依赖于机箱的结构，即导电的连续性。机箱上的接缝、开口等都是电磁波的泄漏源。穿过机箱的电缆也是造成屏蔽效能下降的主要原因。
解决机箱缝隙电磁泄漏的方式是在缝隙处用电磁密封衬垫。电磁密封衬垫是一种导电的弹性材料，它能够保持缝隙处的导电连续性。常见的电磁密封衬垫有导电橡胶、双重导电橡胶、金属编织网套、螺旋管衬垫、定向金属导电橡胶等。
机箱上开口的电磁泄漏与开口的形状、辐射源的特性和辐射源到开口处的距离有关。通过适当设计开口尺寸和辐射源到开口的距离能够改善屏蔽效能。
3．2 接地
变电站中的设备众多，既有一次强电设备又有二次弱电设备，且布置分散，它们的接地导线形成一个接地网。正确的接地能够消除很多干扰，是提高变电站控制设备抗干扰能力的重要手段之一。
3．2．1 二次设备的接地
变电站的二次设备尤其是微机保护的系统地普遍采用浮空方式，浮地系统对微机保护在变电站可靠运行起到了重要作用。但浮地方式给浪涌问题的解决带来了难题。雷击时产生的浪涌电压一般是共模的，对其防护方法一般是分级采用浪涌抑制器，并将其接地，以使共模浪涌电压有一个泄放途径避免其进入装置损坏电子元器件。而浮地系统的对地绝缘难以给浪涌电压的泄放提供一个通畅的途径，这样浪涌电压在击穿绝缘后，输入阻抗降低从而形成浪涌电流进人保护装置，并沿着一些不可预测的路径乱窜从而损坏电子元器件。目前解决方法还是将浪涌过电压拒之门外，首先是依靠减小装置的分布电容和提高元器件的绝缘。在插件印制板周围用电源零线或+5 V线封闭起来，这样就可以完全隔离电路板上其它部分同机壳之间的直接耦合，从而做到干扰脉冲侵入时整个系统相对机壳的电位随电源线一起浮动，而它们相互间的电位保持不变。如果不能解决分布电容和绝缘问题，那么解决浪涌问题的最好办法应当是使系统真正接地。
3．2．2 系统地的接地方式探讨
二次设备的系统地接地方式主要有浮地方式和直接接地方式。从二次设备接地的作用划分，接地可分为工作接地和安全接地。
浮地方式，即系統地不接大地任其悬浮的方式，各电子线路的系统地连通，但与大地绝缘。其主要优点是：若浮地系统对地电阻很大，对地分布电容很小，则由外部共模干扰引起的流过电子线路的干扰电流很小。
浮地系统接地方式的有效性取决于实际的悬浮程度。如果控制设备较大，存在较大的分布电容而很难实现并保持真正的悬浮，则当由内部或外部干扰源引起系统地对机壳的电位变化，便会通过这些分布电容出现位移电流并流过各支路，产生干扰。当控制设备工作速度提高、设备规模增大、感应增强、输人输出线增多或增长时，都会增大对地电容，增加位移干扰电流，所以浮地方式不能适应复杂的电磁环境。当发生雷击或静电感应时，在控制回路与金属箱体、柜壳之间产生很高的电位差，可能使绝缘薄弱部分击穿，甚至电弧放电，从而损坏设备。
直接接地方式一般采用一点接地的原则以减少干扰，因为多点接地会将控制室地网电位差引入保护，一点接地可以使保护的地电位和地网电位一起浮动。
变电站中二次设备的安全接地通常是与变电站的一次设备共用一个地网。为了二次设备免受一次设备操作、一次系统故障引起的暂态电流以及各种杂散电流的影响，提高二次设备的抗干扰能力，将安全接地与设备的工作接地分开是一种有效的方法。但在实际应用中，要做到真正的分离很难办到，同时可能带来一些不安全因素。对于共用接地装置最主要的是应减少地网中的杂散电流或暂态电流对设备的干扰，因此，工作接地应只通过一点接到地网上，并尽量缩短接地连接线的长度。对于一个系统内的设备由于距离较远，不能共用一个接地网，则它们的工作地之间应通过隔离。
3．3 隔离
隔离的作用是隔断控制设备与外接线路地电位的连接以抑制共模干扰，常用的隔离器件有光电耦合器和隔离变压器等。
在变电站实际应用中，交流输入回路通常采用变压器和光电进行隔离，输出回路采用光电和继电器进行隔离。随着光电子技术的发展和应用，光TV、TA已开始应用，电缆将逐步被光缆取代。
3．4 干扰抑制滤波技术
线路板上的导线是最有效的接收和辐射天线，由于导线的存在，往往会使线路板上产生过强的电磁辐射。同时，这些导线又能接受外部的电磁干扰，使电路对干扰很敏感。在导线上使用信号滤波器是一个解决高频电磁干扰辐射和接收很有效的方法。脉冲信号的高频成分很丰富，这些高频成分可以借助导线辐射，使线路板的辐射超标。信号滤波器的使用可使脉冲信号的高频成分大大减少，由于高频信号的辐射效率较高，这个高频成分的减少，线路板的辐射将大大改善。
电源线是电磁干扰传人设备和传出设备主要途径。通过电源线，电网上的干扰可以传人设备，干扰设备的正常工作。同样，设备的干扰也可以通过电源线传到电网上，对网上其它设备造成干扰。为了防止这两种情况的发生，必须在设备的电源人口处安装一个低通滤波器，这个滤波器只容许设备的工作频率通过，而对较高频率的干扰有很大的损耗，由于这个滤波器专门用于设备电源线上，所以称为电源线滤波器。
电源线上的干扰电路以2种形式出现。一种是在火线零线回路中，其干扰被称为差模干扰。另一种是在和火线、零线与地线和大地的回路中，称为共模干扰。通常200 Hz以下时，差模干扰成分占主要部分。1 MHz以上时，共模干扰成分占主要成分。电源滤波器对差模干扰和共模干扰都有抑制作用，但由于电路结构不同，对差模干扰和共模干扰的抑制效果不一样。所以滤波器的技术指标中有差模插入损耗和共模插入损耗之分。对直流电源回流通常采用抗干扰滤波器抑制共模干扰和差模干扰。
4 结束语
变电站抗干扰措施是一项十分重要的工作，深入开展变电站抗干扰措施的研究对电网安全稳定运行有着重要的现实意义。本文针对变电站实际运行存在的电磁兼容问题，提出了提高变电站二次设备抗干扰的有关措施并在实际应用中采取了相关措施，实际证明能有效提高变电站二次设备的可靠性。
关键词:变电站；抗干扰技术；电磁干扰
1前言
许多变电站采用综合自动化的方式，变电站二次设备大多是微机保护盒微机型自动装置，它们以通信网络技术为基础，把各种继电保护装置及自动装置与远动装置和调度端连接起来，使变电站实现高质量、高速度、高灵活和低成本的生产管理。
2 变电站二次设备干扰源的种类分析
目前，电力系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰2个方面：外部干扰包括了高压开关操作、雷电、短路故障、电晕放电、高电压大电流的电缆和设备向周围辐射电磁波、高频载波、对讲机等辐射干扰源，及附近电台、通信等产生的电磁干扰、静电放电等。内部干扰是由自动化系统的结构，元件布置和生产工艺等决定的。主要有杂散电感、电容引起的不同信号感应、长线传输造成的波反射、寄生振荡和尖峰信号引起的干扰等。采取相应的软硬件措施。可以消除或削弱这些干扰。
3变电站抗干扰措施
3．1 屏蔽措施
屏蔽一般分为：(1)静电屏蔽：主要作用是消除容性耦合，适用于防治静电场和恒定磁场的影响；(2)磁屏蔽：其作用是抑制感性耦合，适用于对静态场和低频磁场的屏蔽；(3)电磁屏蔽(辐射电磁场屏蔽)：主要用于防止交变电场、交变磁场以及交变电磁场的影响，其屏蔽的作用是由于金属屏蔽体对入射电磁波的反射损耗和吸收损耗而产生的。
静电屏蔽应具有2个基本要点，即完善的屏蔽体和良好的接地。电磁屏蔽就是以金属隔离的原理来控制电磁干扰由一个区域向另一区域感应和辐射传播的方法。电磁屏蔽不但要求有良好的接地，而且要求屏蔽体具有良好的导电连续性，对屏蔽体的导电性要求要比静电屏蔽高得多。因而为了满足电磁兼容性要求，常常用高导电性的材料作为屏蔽材料，如铜板、铜箔、铝板、铝箔、钢板或金属镀层、导电涂层。
在实际的屏蔽中，变电站二次设备的电磁屏蔽效能更大程度上依赖于机箱的结构，即导电的连续性。机箱上的接缝、开口等都是电磁波的泄漏源。穿过机箱的电缆也是造成屏蔽效能下降的主要原因。
解决机箱缝隙电磁泄漏的方式是在缝隙处用电磁密封衬垫。电磁密封衬垫是一种导电的弹性材料，它能够保持缝隙处的导电连续性。常见的电磁密封衬垫有导电橡胶、双重导电橡胶、金属编织网套、螺旋管衬垫、定向金属导电橡胶等。
机箱上开口的电磁泄漏与开口的形状、辐射源的特性和辐射源到开口处的距离有关。通过适当设计开口尺寸和辐射源到开口的距离能够改善屏蔽效能。
3．2 接地
变电站中的设备众多，既有一次强电设备又有二次弱电设备，且布置分散，它们的接地导线形成一个接地网。正确的接地能够消除很多干扰，是提高变电站控制设备抗干扰能力的重要手段之一。
3．2．1 二次设备的接地
变电站的二次设备尤其是微机保护的系统地普遍采用浮空方式，浮地系统对微机保护在变电站可靠运行起到了重要作用。但浮地方式给浪涌问题的解决带来了难题。雷击时产生的浪涌电压一般是共模的，对其防护方法一般是分级采用浪涌抑制器，并将其接地，以使共模浪涌电压有一个泄放途径避免其进入装置损坏电子元器件。而浮地系统的对地绝缘难以给浪涌电压的泄放提供一个通畅的途径，这样浪涌电压在击穿绝缘后，输入阻抗降低从而形成浪涌电流进人保护装置，并沿着一些不可预测的路径乱窜从而损坏电子元器件。目前解决方法还是将浪涌过电压拒之门外，首先是依靠减小装置的分布电容和提高元器件的绝缘。在插件印制板周围用电源零线或+5 V线封闭起来，这样就可以完全隔离电路板上其它部分同机壳之间的直接耦合，从而做到干扰脉冲侵入时整个系统相对机壳的电位随电源线一起浮动，而它们相互间的电位保持不变。如果不能解决分布电容和绝缘问题，那么解决浪涌问题的最好办法应当是使系统真正接地。
3．2．2 系统地的接地方式探讨
二次设备的系统地接地方式主要有浮地方式和直接接地方式。从二次设备接地的作用划分，接地可分为工作接地和安全接地。
浮地方式，即系統地不接大地任其悬浮的方式，各电子线路的系统地连通，但与大地绝缘。其主要优点是：若浮地系统对地电阻很大，对地分布电容很小，则由外部共模干扰引起的流过电子线路的干扰电流很小。
浮地系统接地方式的有效性取决于实际的悬浮程度。如果控制设备较大，存在较大的分布电容而很难实现并保持真正的悬浮，则当由内部或外部干扰源引起系统地对机壳的电位变化，便会通过这些分布电容出现位移电流并流过各支路，产生干扰。当控制设备工作速度提高、设备规模增大、感应增强、输人输出线增多或增长时，都会增大对地电容，增加位移干扰电流，所以浮地方式不能适应复杂的电磁环境。当发生雷击或静电感应时，在控制回路与金属箱体、柜壳之间产生很高的电位差，可能使绝缘薄弱部分击穿，甚至电弧放电，从而损坏设备。
直接接地方式一般采用一点接地的原则以减少干扰，因为多点接地会将控制室地网电位差引入保护，一点接地可以使保护的地电位和地网电位一起浮动。
变电站中二次设备的安全接地通常是与变电站的一次设备共用一个地网。为了二次设备免受一次设备操作、一次系统故障引起的暂态电流以及各种杂散电流的影响，提高二次设备的抗干扰能力，将安全接地与设备的工作接地分开是一种有效的方法。但在实际应用中，要做到真正的分离很难办到，同时可能带来一些不安全因素。对于共用接地装置最主要的是应减少地网中的杂散电流或暂态电流对设备的干扰，因此，工作接地应只通过一点接到地网上，并尽量缩短接地连接线的长度。对于一个系统内的设备由于距离较远，不能共用一个接地网，则它们的工作地之间应通过隔离。
3．3 隔离
隔离的作用是隔断控制设备与外接线路地电位的连接以抑制共模干扰，常用的隔离器件有光电耦合器和隔离变压器等。
在变电站实际应用中，交流输入回路通常采用变压器和光电进行隔离，输出回路采用光电和继电器进行隔离。随着光电子技术的发展和应用，光TV、TA已开始应用，电缆将逐步被光缆取代。
3．4 干扰抑制滤波技术
线路板上的导线是最有效的接收和辐射天线，由于导线的存在，往往会使线路板上产生过强的电磁辐射。同时，这些导线又能接受外部的电磁干扰，使电路对干扰很敏感。在导线上使用信号滤波器是一个解决高频电磁干扰辐射和接收很有效的方法。脉冲信号的高频成分很丰富，这些高频成分可以借助导线辐射，使线路板的辐射超标。信号滤波器的使用可使脉冲信号的高频成分大大减少，由于高频信号的辐射效率较高，这个高频成分的减少，线路板的辐射将大大改善。
电源线是电磁干扰传人设备和传出设备主要途径。通过电源线，电网上的干扰可以传人设备，干扰设备的正常工作。同样，设备的干扰也可以通过电源线传到电网上，对网上其它设备造成干扰。为了防止这两种情况的发生，必须在设备的电源人口处安装一个低通滤波器，这个滤波器只容许设备的工作频率通过，而对较高频率的干扰有很大的损耗，由于这个滤波器专门用于设备电源线上，所以称为电源线滤波器。
电源线上的干扰电路以2种形式出现。一种是在火线零线回路中，其干扰被称为差模干扰。另一种是在和火线、零线与地线和大地的回路中，称为共模干扰。通常200 Hz以下时，差模干扰成分占主要部分。1 MHz以上时，共模干扰成分占主要成分。电源滤波器对差模干扰和共模干扰都有抑制作用，但由于电路结构不同，对差模干扰和共模干扰的抑制效果不一样。所以滤波器的技术指标中有差模插入损耗和共模插入损耗之分。对直流电源回流通常采用抗干扰滤波器抑制共模干扰和差模干扰。
4 结束语
变电站抗干扰措施是一项十分重要的工作，深入开展变电站抗干扰措施的研究对电网安全稳定运行有着重要的现实意义。本文针对变电站实际运行存在的电磁兼容问题，提出了提高变电站二次设备抗干扰的有关措施并在实际应用中采取了相关措施，实际证明能有效提高变电站二次设备的可靠性。