微机继电保护抗干扰研究.ppt

微机继电保护抗干扰研究 The EMC Research on Microcomputer-Based Protective Relays 姓名:朱玛 导师:黄少锋 教授 本课题的意义 随着电网朝着超高压、紧凑型发展，变电站的电磁环境更加恶劣 二次设备微型化，数字化，智能化也增加了它对瞬态骚扰的敏感性和脆弱性 国内对电磁兼容问题还处于初步研究和认识阶段。工程存在造价高、建设难度大等问题 目前应用的保护装置对浪涌干扰的防护急需加强，电源的抗扰性也有待提高 本论文的主要工作 分析了当前微机保护装置工作的电磁环境，以及装置在电磁兼容技术方面的难点 提出了以系统接地控制浪涌干扰的方法，分析了接地和浮地方式下干扰的传输途径 提出了系统接地方案，并针对CSL-101进行比对试验，对试验中的问题提出了改进措施 提出了分布供电方案，对CSL-101进行实验，确定了集中供电和分布供电并行的供电方式 一.变电站的电磁环境 1.变电站典型的骚扰源 雷击引起的暂态骚扰 开关操作引起的暂态骚扰 直流回路操作产生的暂态骚扰 直流电源的瞬时中断与恢复引起的骚扰 2.骚扰的耦合途径 共阻抗耦合 感性耦合 容性耦合 辐射耦合 3.电磁兼容整体设计思想 使用适当的抑制干扰措施 电缆及接插件的设计、实施及接地处理 避免错误的印制板（PCB）布置 提高抗扰性的一般措施：屏蔽、接地、滤波、解耦、隔离、电路阻抗控制 二. 接地方式下的干扰途径分析 1. 浪涌抑制器件的局限性 装置对外端口多，出线多达几十路。 大量的浪涌器件可能改变原有回路的阻抗特性。 器件寿命短，留下了事故隐患，增加了现场服务的工作量。 增加了装置的成本。 不能依靠浪涌抑制器解决浪涌问题 系统接地有望为解决浪涌问题找到新途径 2.保护装置对外端口电磁回路分析 电源回路 系统接地后干扰影响装置的途径 装置端口 系统接地线 开入回路 开出回路 电源脉冲变压器屏蔽层原理图 二次侧耦合电压 三. 保护装置系统接地试验 1. 系统接地方案 串联一点接地，接地点选择在机壳屏蔽地 模拟量采集系统即15V保持浮地 各电压等级系统一点共地 2.系统接地和浮地方式比对试验 电源端口 普通导线接地时，电源端口受浪涌干扰的影响反而大大增强 在进行了接地线和屏蔽层的改进后，系统接地的效果明显好转 CSC－163 装置接地后抗浪涌效果显著 测试波形如下：  普通导线接地 铜线接地 屏蔽层接地 CSC-163 装置接地 开入端口 在5VG浮地和接地情况下均有5V跌落现象 24V接地后，5V跌落时间延长 采取措施 尽量选取速度较慢、驱动电流较大、原、副方杂散电容值较小的光耦器件 ，并注意光耦附近的布线 采取软件延时和多次读取开关量来躲过 开入端口测试波形如下： 5V系统 24V 系统 开出端口 24V系统接地对浪涌干扰起到了一定的抑制作用，但效果不是很明显 5V接地有利于消除系统纹波 5V接地抗浪涌效果明显 采取措施： 在继电器线圈两侧加滤波电容 测试波形如下： 24V接地 5V接地 光耦输入侧5V 快速瞬变干扰测试 在将CSL-101系统地直接接地后抗扰能力很低。 电源端口在三级、开入端口在二级快速瞬变干扰下就出现了报警，报文显示“与CPU通讯出错”。 采取措施： 改接地线为铜线 电源变压器屏蔽层接地 改进后抗扰性有所增强，但仍不能达到要求。 测试结果如下 新型CSC-163装置接地后抗扰性较好 电源端口、交流端口、开出端口在四级干扰下均能正常工作，开入端口在三级干扰下仍能正常工作 结论： 系统接地能有效泄放浪涌能量，保护弱电系统内部元器件。 试验证明，对于新型装置，只要接地阻抗在0.03欧姆左右，且保证屏蔽层良好接地，系统接地就能达到抗快速瞬变干扰的要求。 四. 保护装置分布供电设计 1. 传统集中供电模式的缺陷 +5V、+/-15V（12V）电源电压比较低、走线较长 数据采集系统与串行通信系统共用15V电源 MMI插件电源需经信号