白 杰

(深圳市地鐵集團有限公司，廣東深圳 518026)

深圳北站綜合交通樞紐是廣深港客運專線和廈深鐵路的重要樞紐站，位于深圳市寶安區(qū)龍華西南部，是深圳“兩主三輔”鐵路客運格局中最主要的客運站，也是深圳最大型的綜合客運交通樞紐。北站樞紐東廣場共設置1座10 kV開閉所，6座10/0.4 kV變配電所。西廣場共設置1座10 kV開閉所，5座10/0.4 kV變配電所。新區(qū)大道改造工程共設置1座10 kV開閉所，2座10/0.4 kV變配電所。樞紐范圍內(nèi)的變配電所均實現(xiàn)了無人值守，這就對電力監(jiān)控系統(tǒng)設備的可靠性提出了較高要求，而電力監(jiān)控系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。電力監(jiān)控系統(tǒng)中所使用的各種類型控制設備，大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。因此，解決電力監(jiān)控系統(tǒng)的干擾問題就成了一個不可回避和不容忽視的重要問題。

1 故障現(xiàn)象

北站樞紐變配電所的電力監(jiān)控系統(tǒng)在調(diào)試階段，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)通訊延時較大，反映在監(jiān)控畫面上，就是監(jiān)測數(shù)據(jù)長時間不能刷新，監(jiān)測的實時性較差。起初以為是個別變配電所監(jiān)控工作站配置存在問題，但在后續(xù)調(diào)試過程中又發(fā)現(xiàn)多個變配電所內(nèi)監(jiān)控工作站通訊網(wǎng)絡都不同程度的存在時斷時續(xù)，監(jiān)控界面數(shù)據(jù)刷新異常緩慢，數(shù)據(jù)刷新的間隔有時長達十幾分鐘;而有時在遙信、遙測過程中又是正常的，察覺不到有明顯的延時，并且這種現(xiàn)象反反復復。為此，調(diào)試人員對整個系統(tǒng)從硬件配置、物理接口著手，利用專業(yè)工具逐一檢查，最終發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中的大部分工作站和通信服務器，在數(shù)據(jù)傳輸交互過程中存在明顯的數(shù)據(jù)丟包及通訊不暢現(xiàn)象，并且網(wǎng)絡延遲時間也比較長。在部分變配電所調(diào)試時還發(fā)現(xiàn)了某些斷路器、隔離開關(guān)有誤動作，及分、合閘位置判斷錯誤等現(xiàn)象。后經(jīng)進一步檢查發(fā)現(xiàn)某些斷路器、隔離開關(guān)的輔助觸點有不規(guī)則的抖動，這些輔助觸點則是通過長引線到開關(guān)量輸入電路，開關(guān)量的輸出通道是由控制系統(tǒng)輸出至斷路器的分、合閘出口電路?；谝陨线@種現(xiàn)象的分析及檢查結(jié)果的判斷，北站樞紐變配電所的電力監(jiān)控系統(tǒng)存在干擾，嚴重影響了監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。下面就針對存在干擾的問題，具體分析。

2 干擾原因分析

從故障現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn)，電力監(jiān)控系統(tǒng)干擾來源于外部和內(nèi)部兩個方面。外部干擾與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，是由使用條件和外部環(huán)境因素所造成的干擾，主要由其他物體和設備輻射電磁波所產(chǎn)生的強電場和強磁場，如供電電壓的波動等。供電電壓的瞬時變動會產(chǎn)生掉電過電壓、電流沖擊和高頻振蕩等干擾。這些干擾都能通過配電線路傳到監(jiān)控系統(tǒng)的供電電源，影響系統(tǒng)設備的正常工作。

內(nèi)部干擾則由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝等造成的干擾，主要有信號線纜傳輸造成的電磁波的反射、多點接地造成的電位差擾動，尖峰信號引起的干擾。

2.1 信號線纜引發(fā)的干擾

與電力監(jiān)控系統(tǒng)連接的各類信號(信號線和控制指令線)線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑:1)通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾;2)信號線受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾，這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機。所以檢測端信號必須加設隔離裝置。

2.2 接地錯誤引發(fā)的干擾

接地是提高電子設備電磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發(fā)出干擾;而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使系統(tǒng)無法正常工作。控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統(tǒng)混亂對監(jiān)控系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地，如果電纜屏蔽層兩端A，B都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時，地線電流將更大。

其次，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)有會出現(xiàn)感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。若監(jiān)控系統(tǒng)接地與其他接地混接，所產(chǎn)生的接地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，將導致監(jiān)控系統(tǒng)測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。

3 抑制干擾的措施

電力監(jiān)控系統(tǒng)干擾問題，可以通過外引線進行屏蔽以防空間輻射電磁干擾，同時對外引線進行加裝隔離裝置。特別是動力電纜，選用合理的線路布局，分層布置，切斷各種電磁耦合的途徑。再就是正確選取接地點和接地裝置，完善接地系統(tǒng)。針對北站樞紐項目存在的故障，結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，采取以下幾個措施來解決。

3.1 使各類傳感器與通訊服務器連接電纜兩端接地

具體方法為:在把傳感器的輸入線接到繼電器之前，扒開并剪去約10 mm長的絕緣皮，露出銅屏蔽層，并將露出的屏蔽層擰緊，就近固定在開關(guān)柜的接地端子排。這樣就構(gòu)成了等電位面，而且由于傳感器端接地與通訊服務器端(已接地)，實際組成了兩端接地，能夠有效的屏蔽干擾信號。屏蔽接地原理如圖1所示。

圖1 屏蔽接地原理

其次，再增加一條長約200mm，寬10mm的編織軟銅帶，從通訊服務器的機箱外殼接到電力監(jiān)控屏的柜壁。通過集膚效應可知，電流或信號只會沿著銅導體表面?zhèn)鞑ィ?0mm的寬編織軟銅帶有400mm的傳導長度，能使機殼更有效的接地，消除干擾信號。

3.2 降低電壓互感器和電流互感器接地電阻

變配電所的監(jiān)控系統(tǒng)、保護裝置所采集的模擬量，大多都來自一次系統(tǒng)的電壓互感器和電流互感器，它們均處于強電回路中，不能直接輸入監(jiān)控系統(tǒng)，必須經(jīng)過設置在監(jiān)控系統(tǒng)各種交流回路中的隔離變壓器(俗稱TA和TV)隔離，這些隔離變壓器一次、二次中間的隔離層要安全接地，并盡可能降低電流互感器，電壓互感器的接地電阻，這樣可以降低因高頻電流注入時產(chǎn)生的電壓差，構(gòu)成一個具有低阻抗的接地網(wǎng)，從而有效降低對監(jiān)控系統(tǒng)的干擾。具體方法為:使用導流能力較好的寬編織軟銅帶，牢靠連接TA和TV的外殼，再用接地電阻儀測試，并調(diào)整軟銅帶連接的松緊程度，直到測試數(shù)據(jù)較低時為止。

3.3 選用帶屏蔽的雙絞線，并與電力電纜分層敷設

電力監(jiān)控系統(tǒng)的信號電纜主要是雙絞線，樞紐的各變配電所之前均使用的是非屏蔽雙絞線(UTP)，都或多或少存在時延較大現(xiàn)象。為此將非屏蔽雙絞線更換為屏蔽雙絞線(STP)，并將靠近測量裝置端的屏蔽信號線的屏蔽層接地，經(jīng)現(xiàn)場測試，數(shù)據(jù)通訊的時延類比其他項目均正常。其次，又將從各個測量裝置引出，到連接至通訊服務器的雙絞線，全部進行捆扎并固定，與電力電纜分層敷設，以減少電磁干擾。

3.4 軟件上采取的措施

一旦干擾突破了由硬件組成的防線，可由軟件來進行糾正，如將保護測量裝置設定接收到時間在50ms以內(nèi)的信號為干擾信號，不予理會;還可以對每個測量信號設置兩個通道，只在兩個通道讀數(shù)一致時才可信，否則取用以后的數(shù)據(jù)，相當于讓保護帶延時以躲過干擾。其次，可以將電力監(jiān)控系統(tǒng)的跳閘程序進行閉鎖。在保護裝置中可設定標志字的狀態(tài)，當接收到上位機的跳閘命令，保護裝置核驗標志字的狀態(tài)，若正確，則執(zhí)行跳閘命令，否則便重新初始化。跳閘閉鎖程序原理如圖2所示。

圖2 跳閘閉鎖程序原理

4 結(jié)語

深圳北站樞紐變配電所電力監(jiān)控系統(tǒng)中存在干擾因素是多方面的，結(jié)合現(xiàn)場的實際分析，采取了有效接地、合理屏蔽等綜合防護的措施，顯著降低了干擾的影響，目前各變配電所電力監(jiān)控系統(tǒng)均取得了較好的監(jiān)控效率。

［1］ 朱松林.變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)及其應用［M］.北京:中國電力出版社，2008.

［2］ 丁書文.變電站綜合自動化原理及應用［M］.北京:中國電力出版社，2010.

［3］ 江智偉.變電站自動化及其新技術(shù)［M］.北京:中國電力出版社，2009.