第五章微机保护抗干扰措施PPT讲稿.ppt

第五章微机保护抗干扰措施第五章微机保护抗干扰措施1第1页，共24页，编辑于2022年，星期三二、二、干扰和干扰源干扰和干扰源 1.1.系统操作引起的噪声系统操作引起的噪声 高压设备（如：断路器、隔离开关）在投入或断开时，可引起瞬时过电压和高频振荡，通过电磁感应、静电感应对装置造成干扰。2.2.耦合引起的噪声耦合引起的噪声 电磁耦合：电容式电压互感器在投入时，通过电磁感应在电压信号的二次回路中产生噪声。静电耦合：控制电缆分布在强电场环境下，通过分布电容耦合及静电感应耦合产生噪声。公共阻抗耦合：变电所一次回路、二次回路以及微机保护装置等的地最终接入接地网，当发生接地故障时，噪声电流在公共地线上产生电压降，引起有用信号的畸变。3.3.直流系统操作引起的噪声直流系统操作引起的噪声 突然切断电感的各种继电器、接触器、跳合闸线圈时，在电感线圈的两端会产生很高的感应电压。4.4.大规模集成电路工作时引起的噪声大规模集成电路工作时引起的噪声 芯片工作电流突然增大（信号工作频率高），通过电路耦合会产生很大的尖峰噪声。第2页，共24页，编辑于2022年，星期三噪声电流在信号线与地线信号线与地线之间传输，由噪声源经两条传输线通过地回路产生噪声电压UN，从而改变地电位，对信号线造成干扰。按干扰侵入装置的方式可分为两种：差模干扰和共模干扰。1.1.共模干扰共模干扰 噪声电流信号电流三、干扰的形式三、干扰的形式5.5.谐波谐波变压器空载投入产生的励磁涌流；电气化铁路中的电力机车负荷；空载投入高压输电线路或带并联电抗器的线路时，将产生高次谐波；直流输电系统中的换流器工作时产生的高次谐波。消除共模干扰的方法：消除共模干扰的方法：浮空隔离技术（浮地）系统一点接地隔离变压器光电耦合第3页，共24页，编辑于2022年，星期三2.2.差模干扰差模干扰噪声电流与信号电流同时在两条信号线之间传输；差模干扰一般是由长线传输的互感耦合或线间分布电容耦合产生。噪声电流信号电流四、硬件抗干扰措施四、硬件抗干扰措施1.1.隔离与屏蔽措施隔离与屏蔽措施 屏蔽措施：机箱屏蔽、电流电压变换器的原副边屏蔽。隔离措施：光电隔离、变压器隔离、继电器隔离等。2.2.滤波与去耦滤波与去耦 数据采集单元中的模拟低通滤波器；集成电路芯片的去耦电路（旁路高频燥声等）；每个插件的电源入口处的抗干扰电容。3.3.硬件自复位电路硬件自复位电路4.4.硬件多重化冗余设计：硬件多重化冗余设计：保护装置、装置中的插件双重化。5.5.出口跳闸回路的多重闭锁措施出口跳闸回路的多重闭锁措施采用双线驱动命令编码方式（1个开出由两位控制）；出口电源受告警继电器和启动元件控制；第4页，共24页，编辑于2022年，星期三五、软件抗干扰措施五、软件抗干扰措施1.1.对输入采样值的抗干扰纠错对输入采样值的抗干扰纠错某些模拟量输入之间存在可以利用的规律 例如，三相电流和零序电流、三相电压和零序电压之间满足：所有模拟量在同一时刻采样，则对任意一次采样k，都满足：（1）式和（2）式短时不成立（1）式和（2）式连续不成立（1）式成立、（2）式不成立干扰干扰数据采集系统损坏数据采集系统损坏TVTV断线断线自身的若干次采样值之间的变换规律重要模拟量输入采用双重化同一信号设置两个采样通道，经过A/D转换成数字量后，比较两个数据是否一致，甚至采样三重化，用三取二表决的方法。第5页，共24页，编辑于2022年，星期三2.2.运算过程的校核运算过程的校核将运算过程进行两次或多次，核对运算是否有误。两次运算利用同样同样的原始数据 比较两次运算结果，直到两次结果一致。两次运算不利用完全相同的原始数据 设算法要求的数据窗为N+1点，则：第一次运算采用x(k),x(k-1),x(k-N)；第二次运算采用x(k+1),x(k),x(k-N+1)；对于阻抗阻抗或电流、电压有效值电流、电压有效值等的计算结果应当十分接近。3.3.出口闭锁出口闭锁说明：标志1由启动元件、保护动作判断程序生成。跳闸程序的闭锁跳闸程序的闭锁第6页，共24页，编辑于2022年，星期三六、自动检测六、自动检测1.1.存储器自检存储器自检2.2.程序和定值自检程序和定值自检 3.3.数据采集单元自检数据采集单元自检 4.4.开关量输出回路自检开关量输出回路自检 基本原理是：在确保继电器不动作的情况下，短时发出开出驱动信号，检测反馈信号。5.5.开关量输入通道自检开关量输入通道自检 基本原理：采用冗余设计（1个输入信号接入2个开入通道）。第7页，共24页，编辑于2022年，星期三七、电磁兼容七、电磁兼容1.1.基本概念基本概念电磁兼容的定义电磁兼容的定义国际电工委员会（IEC）对电磁兼容的定义为：设备或系统在其电磁环境中能正常工作能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。包含两方面的内容：设备或系统在电磁环境中能够承受电磁骚扰，并保证正常工作；设备或系统不应该产生电磁骚扰。电磁骚扰产生的三个因素：骚扰源、传播途径和受骚扰系统。电磁兼容三要素电磁兼容三要素电磁兼容通常需要指明某个特定的空间；电磁兼容必须同时存在骚扰的发射体和感受体；电磁骚扰通过一定的煤体（耦合途径）将发射体和感受体联系在一起，如：空间、公共电网或公共阻抗等。电磁骚扰源电磁骚扰源自然骚扰源：主要由闪电、太阳辐射等。人为骚扰源：静电放电、核电磁脉冲、无线电、高频加工设备、数字电路、高压输电线路及绝缘子表面放电、电网开关操作、电压波动等。第8页，共24页，编辑于2022年，星期三电磁骚扰传播途径电磁骚扰传播途径辐射途径：骚扰源通过空间向外辐射电磁波。传导途径：骚扰源通过与其连接的导线向外发射；通过公共阻抗耦合或接地回路耦合。感应耦合途径：电容耦合、电感耦合2.2.微机保护的电磁兼容微机保护的电磁兼容微机保护电磁兼容的研究重点：能不能承受工作环境中的电磁骚扰。微机保护装置在某个等级下进行EMC试验时，有如下情况出现：在技术范围内，性能正常；功能或性能暂时降低或丧失，但可自行恢复；功能或性能暂时降低或丧失，要由人工干预或系统复位才能恢复正常；设备或软件损坏、数据丧失、造成不可自行恢复的功能降低或丧失；IEC认为：设备满足的情况，则判定为通过；设备出现、的情况，则判定为不通过；微机保护的EMC试验一般包括如下几项：静电放电抗扰性试验静电放电抗扰性试验模拟操作人员或物体在接触设备接触设备时的放电，及人或物体对邻近物体对邻近物体的放电，评估被试设备抗静电放电干扰的能力。第9页，共24页，编辑于2022年，星期三直接放电试验：放电电极直接对被试设备进行放电，直接放电点包括用户可能触及到的任何地方。（接触放电）（接触放电）间接放电试验：通过对被试设备附近耦合板的放电来模拟人体对被试设备的放电。（空气放电）（空气放电）等级试验电压(kV)接触放电空气放电1222443684815X特定特定X是开放等级，必须在专用设备的规范中规定静电放电抗扰性试静电放电抗扰性试验等级验等级微机保护的正常试验等级为微机保护的正常试验等级为3 3级级射频电磁场辐射抗扰性试验射频电磁场辐射抗扰性试验模拟电磁场的影响，评估电气和电子设备抗辐射电磁场干扰的能力。等级试验场强(V/m)1123310X特定射频电磁场辐射抗扰性试射频电磁场辐射抗扰性试验等级验等级电快速瞬变脉冲群抗扰性试验电快速瞬变脉冲群抗扰性试验评估电气和电子设备的供电电源、信号和控制端口在受到重复的快速瞬变（脉冲群）干扰时的抵御能力。本试验是模拟被试设备对来自操作暂态过程（如：切换电感性负载、继电器触头分合等）中的各种瞬变扰动的抗扰性。这类干扰的特点：上升时间短、重复率高、能量低。微机保护的正常试验等级为微机保护的正常试验等级为3 3级级第10页，共24页，编辑于2022年，星期三等级开路输出试验电压（10%）和脉冲的重复率（20%）在供电电源和保护地端口在输入/输出信号、控制端口电压峰值(kV)重复率(kHz)电压峰值(kV)重复率(kHz)10.550.2552150.5532515442.525X特定特定特定特定微机保护的正常试验微机保护的正常试验等级为等级为3 3级级电快速瞬变脉冲群抗扰性电快速瞬变脉冲群抗扰性试验等级试验等级浪涌抗扰性试验浪涌抗扰性试验浪涌是一种沿电源线或电路传播的快速上升、缓慢下降的电流、电压、功率瞬变波，模拟由各种操作或雷电瞬变过电压引起的干扰影响，评估设备抵御大能量骚扰的能力。雷电瞬变主要是模拟间接雷击，模拟雷电击中户外电力线或物体后，通过下列途径对设备产生干扰：雷击户外线路后，电流流经外部线路或接地电阻，从而产生干扰电压；在设备周围产生电磁场，使设备对外连接端子出现感应电压和电流；雷击产生的地电流通过设备所在的接地系统，产生干扰电压。等级开路试验电压10%（Kv）10.5213244X特定浪涌抗扰性试验等级浪涌抗扰性试验等级微机保护的正常试验等级为微机保护的正常试验等级为3 3级级第11页，共24页，编辑于2022年，星期三工频磁场抗扰性试验工频磁场抗扰性试验工频磁场由导体中的工频电流产生，少量由邻近的其它装置（如变压器的漏磁通）产生。主要考核两种情况：正常工作条件下，稳定、连续电流产生的磁场，幅值相对较小；电力系统故障条件下，短路电流产生的磁场，幅值较高、持续时间短。等级稳定的磁场强度A/m（峰值）13秒的短时磁场强度A/m（峰值）11不采用23不采用310不采用43030051001000X特定特定微机保护的正常试验微机保护的正常试验等级为等级为4 4级以上级以上脉冲磁场抗扰性试验脉冲磁场抗扰性试验脉冲磁场主要由以下几种情况产生：雷击建筑物和其它金属构架；电力系统故障的暂态起始阶段；操作高压母线和高压线路的断路器。脉冲磁场的试验等级、环境条件与短时工频磁场的要求是一样的，两者的区别主要是：短时工频磁场的持续时间为13秒，而脉冲磁场的持续时间仅为十几微秒到几十微秒。工频磁场抗扰性试验等级工频磁场抗扰性试验等级第12页，共24页，编辑于2022年，星期三阻尼振荡磁场抗扰性试验阻尼振荡磁场抗扰性试验阻尼振荡磁场是指发电厂、变电站中，由隔离刀闸在分合高压母线时产生的骚扰磁场，阻尼磁场的试验等级、环境条件与短时工频磁场的要求是一样的，阻尼磁场的电磁波是衰减的振荡波，电磁波的周期是110us。振荡波抗扰性试验振荡波抗扰性试验振荡波是电力系统操作、绝缘闪络、燃弧、故障或雷击低压电缆等情况下，通过设备连接电缆侵入的骚扰，分为振铃波和阻尼振荡波。振铃波由电网和无功负荷的操作、电力线路绝缘闪络和故障、雷击电压电缆等原因引起的感应骚扰。等级共模(kV)差模(kV)10.50.25210.5321442X特定特定振铃波试验等级振铃波试验等级微机保护的正常试验等级为微机保护的正常试验等级为3 3级级阻尼振荡波在电厂、变电站以及重工业设施中，由各种操作引起的电弧燃烧、电压波反射，从而在设备端口上产生骚扰影响。等级共模(kV)差模(kV)10.50.25210.532.514不采用不采用X特定特定阻尼振荡波波试验等级阻尼振荡波波试验等级微机保护的正常试验等级为微机保护的正常试验等级为3 3级级第13页，共24页，编辑于2022年，星期三端口定义：端口定义：3.3.微机保护相关标准微机保护相关标准电磁兼容要求电磁兼容要求第14页，共24页，编辑于2022年，星期三第15页，共24页，编辑于2022年，星期三第16页，共24页，编辑于2022年，星期三第17页，共24页，编辑于2022年，星期三第18页，共24页，编辑于2022年，星期三第19页，共24页，编辑于2022年，星期三第20页，共24页，编辑于2022年，星期三机械性能要求机械性能要求第21页，共24页，编辑于2022年，星期三绝缘性能要求绝缘性能要求第22页，共24页，编辑于2022年，星期三第23页，共24页，编辑于2022年，星期三第24页，共24页，编辑于2022年，星期三