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[摘 要]文章简要介绍了提高变电所综合自动化系统抗电磁干扰能力的重要意义，系统分析了目前变电所存在的各类电磁干扰，干扰的来源、传输途径和信号模式，及它们产生的不良后果，为此，自动化生产厂家在软件上不断进行升级，尽可能地消除电磁干扰的危害，论文针对干扰的不同类型， 在硬件上制定相应的预防及抑制措施：隔离和屏蔽；合理装设接地线；抑制微机电源的干扰。
[关键词]变电所 综合自动化系统 抗电磁干扰
中图分类号：TQ113 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）31-0074-01
1.前言
近年来，变电所综合自动化技术得到了迅速的发展，并得到了广泛的应用。但是，变电所综合自动化系统内部各个子系统都为低电平的弱电系统，它们所工作的环境是电磁干扰极其严重的强电场所，很容易受到这些电磁的干扰而不能正常工作，给电力系统的安全经济运行带来非常严重的后果。
2.变电所内电磁干扰来源、传输途径和信号模式
2.1 电磁干扰的来源
目前，电力系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两个方面：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。
2.2 电磁干扰的传输途径
电磁干扰按传输途径可分为两大类：传导干扰和辐射干扰。传导干扰是通过干扰源和被干扰设备之间的公共阻抗进行传播的，辐射干扰是通过电磁波进行传播的。两者之间会相互转换，辐射干扰经过导线可转换成传导干扰，传导干扰又可通过导线形成辐射干扰。
2.3 电磁干扰的信号模式
电磁干扰信号按其出现的方式，可分成两种模式：差模干扰和共模干扰。以串联的方式出现在信号源回路之中的干扰信号称为差模干扰，主要是由长线路传输的互感耦合所致。而共模干扰则是由网络对地电位发生变化而引起的干扰，共模干扰有时也称为对地干扰，它是造成自动化装置不能正常工作的主要原因。
3.干擾的危害
微机保护和监控装置既有数字部件，又有模拟部件，而干扰对数字部件和模拟部件所造成的后果是不同的。模拟电路在干扰作用下往往使开关电路误翻转，在没有完善闭锁措施时将会导致动作；数字电路受干扰作用往往造成数据或地址传送错误，使断路器产生误动或拒动，使微机误发信号、产生通讯中断等不良后果，导致装置运行故障或功能故障。
4.变电所内的电磁兼容
变电所内电磁兼容的意义是：电气、电子设备或系统能够在规定的电磁环境下不因电磁干扰而降低工作性能，它们本身所发射的电磁能量不影响其它设备的正常工作，从而达到互不干扰，在共同的电磁环境下一起执行各自功能的共存状态。变电所综合自动化系统以微机、集成电路和电子元件为主要部件，属于电磁敏感设备，如果具有良好的电磁兼容性能，对保证自动化系统的安全、可靠运行有着十分重要的意义。
5.变电所抗电磁干扰的措施
干扰严重响影变电所综合自动化系统在线运行，若不采取有效的措施，将产生严重的后果。消除或抑制电磁干扰可针对电磁干扰的三要素来进行。电磁干扰三要素：干扰源、传播途径和电磁敏感设备。下面就硬件方面探讨一下变电所综合自动化系统的抗电磁干扰措施。
5.1 隔离和屏蔽
屏蔽，是用金属（屏蔽体）把电场或磁场等外界干扰阻止在受干扰物之外。在现场中常用的屏蔽手段是采用屏蔽电缆；隔离，是指应注意避免信号电缆、控制电缆与电力电缆平行敷设、避免将弱电信号线与电力线放在同一根电缆之中、避免信号回路与强电回路共用接地线。
大量运行实践证明，用于自动化设备的信号采集电缆采用带屏蔽层的信号电缆是最有效的抗电磁干扰措施。电缆屏蔽层的屏蔽效果与屏蔽材料的导磁系数、高频时的集肤效应、屏蔽层的电阻等因素有关。屏蔽层采用高导磁材料时，外部磁力线大部分偏移到屏蔽层中，而不与屏蔽层内导线相交链，不会在导线上产生感应电势，因而选用导磁材料较好的屏蔽电缆。
变电所综合自动化系统开关量的输入，主要是断路器、隔离开关的辅助触点等。开关量的输出，大多数也是对断路器、隔离开关的控制。这些断路器和隔离开关都处于强电回路中，如果与自动化系统直接相连，必然会引起强的电磁干扰。因此要通过光耦合隔离或继电器隔离，使电器测量的开关信号在电器上完全隔离，可实现地电位的隔离，对抑制共模干扰较为有效，特别是雷击，由于其极高的电压幅值和不可预测性成为变电所综合自动化系统的“天敌”，对抑制这种共模干扰会取得比较好的效果。
二次回路布线时，应考虑隔离，减少互感耦合，避免干扰由互感耦合侵入。控制电缆尽可能离开高压母线，并尽可能减少平行布设长度。避雷器和避雷针的接地点等都是高频暂态电流的入地点，控制电缆也应尽可能离开它们，以便减少感应耦合。强、弱信号的电缆不应使用同一根电缆，信号电缆应尽可能避开电力电缆，尽量增大与电力电缆的距离，并尽量减少平行布设长度。
5.2 接地
5.2.1屏蔽电缆接地
采用带屏蔽层的电缆之后，屏蔽层的接地方式在变电站二次设计中必须认真加以考虑。理论计算证明，采用两点或多点接地能有效地降低静电耦合干扰电压，而采用一点接地时，电缆屏蔽层对地阻抗相对增大，故抑制静电耦合干扰电压的作用也相对减小。
但是，当大电流接地系统发生单相接地短路，或雷电直击于户外线路或构架，会有大电流流入接地网，二次电缆的屏蔽层在不同的接地点接地时，站内接地网中会流过故障电流，就会因地网电阻的存在而产生流过屏蔽层的暂态电流，如果接地体及地网的质量存在问题，此电流就更容易流经接地体的阻抗时便会产生电压降，从而使各点的地电位有较大的差别，此电位差使得在两端接地的电缆屏蔽层及电缆芯中产生电流，在此种情况下，我建议只将信号电缆的屏蔽层一端接地，并且，当信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；
5.2.2装置可靠接地
由于变电所的接地网并非实际的等电位面，因而在不同点之间会出现电位差，当较大的接地电流注入接地网时，各点之间可能有较大的电位差，如果同一个连接的回路在变电所的不同点同时接地，地网地电位差将窜入该连通地回路，造成不应有的分流。在有些情况下，还可能将其在一次系统并不存在的地电压引入继电保护装置的检测回路中，或者因分流引起保护装置在故障过程中拒动或者误动，所以对于微机保护装置来说，保护屏必须要求可靠接地，而高频保护也应按部颁要求加装接地铜排或铜绞线（线径不小于100mm2），以保证装置在故障情况下的可靠判断。
5.2.3一次设备接地
接地在变电所中，一次系统接地是以防雷和保证安全为目的的，但它对二次回路的电磁兼容有重要的影响。尽可能降低一次设备如避雷器、电流互感器、电压互感器等的接地电阻，这样可以降低因高频电流注入时产生的暂态电位差，并构成一个具有低阻抗的接地网，以尽可能降低变电所内的瞬变电位差，减低了电网中的瞬变电位升高，从而降低对二次回路及设备的干扰，这对二次设备的电磁兼容很有好处。
5.3 微机电源的抗干扰
电磁干扰可能进入综合自动化系统弱电部分的主要途径是通过微机电源。因为电源与干扰源的联系比较紧密，同时电源线直接连接至系统各部分，因此来自电源的干扰很容易引起死机。所以对微机电源的地线处理问题是很重要的。微机电源地线与机壳的连接方法有一点连接、多点连接和不连接三种。实践中，多采用微机电源地线和机壳不连接，它的优点是：由于干扰造成的流过电源的浪涌电流可大大减少，从而增加了抗共模干扰的能力，可明显地提高系统的安全性和可靠性。
6.结束语
随着电力系统的不断发展，电磁环境越来越恶劣，国内外对产品的电磁兼容测试要求越来越严格，选用严酷度等级也越来越高，不断研究新方法、新型的抗电磁干扰材料、提高电子元件自身的抗电磁干扰能力。电磁干扰的形式和种类很多，抗电磁干扰的方法和手段也很多，我们也要根据微机保护的特点及变电所综合自动化现场实际存在的问题进行分析，在相同的抗干扰水平下，可以做到成本低，效果好，取得事半功倍的效果。
参考文献
1、《变配电技术》 翟兆艮主编. 中国铁道出版社
[关键词]变电所 综合自动化系统 抗电磁干扰
中图分类号：TQ113 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）31-0074-01
1.前言
近年来，变电所综合自动化技术得到了迅速的发展，并得到了广泛的应用。但是，变电所综合自动化系统内部各个子系统都为低电平的弱电系统，它们所工作的环境是电磁干扰极其严重的强电场所，很容易受到这些电磁的干扰而不能正常工作，给电力系统的安全经济运行带来非常严重的后果。
2.变电所内电磁干扰来源、传输途径和信号模式
2.1 电磁干扰的来源
目前，电力系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两个方面：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。
2.2 电磁干扰的传输途径
电磁干扰按传输途径可分为两大类：传导干扰和辐射干扰。传导干扰是通过干扰源和被干扰设备之间的公共阻抗进行传播的，辐射干扰是通过电磁波进行传播的。两者之间会相互转换，辐射干扰经过导线可转换成传导干扰，传导干扰又可通过导线形成辐射干扰。
2.3 电磁干扰的信号模式
电磁干扰信号按其出现的方式，可分成两种模式：差模干扰和共模干扰。以串联的方式出现在信号源回路之中的干扰信号称为差模干扰，主要是由长线路传输的互感耦合所致。而共模干扰则是由网络对地电位发生变化而引起的干扰，共模干扰有时也称为对地干扰，它是造成自动化装置不能正常工作的主要原因。
3.干擾的危害
微机保护和监控装置既有数字部件，又有模拟部件，而干扰对数字部件和模拟部件所造成的后果是不同的。模拟电路在干扰作用下往往使开关电路误翻转，在没有完善闭锁措施时将会导致动作；数字电路受干扰作用往往造成数据或地址传送错误，使断路器产生误动或拒动，使微机误发信号、产生通讯中断等不良后果，导致装置运行故障或功能故障。
4.变电所内的电磁兼容
变电所内电磁兼容的意义是：电气、电子设备或系统能够在规定的电磁环境下不因电磁干扰而降低工作性能，它们本身所发射的电磁能量不影响其它设备的正常工作，从而达到互不干扰，在共同的电磁环境下一起执行各自功能的共存状态。变电所综合自动化系统以微机、集成电路和电子元件为主要部件，属于电磁敏感设备，如果具有良好的电磁兼容性能，对保证自动化系统的安全、可靠运行有着十分重要的意义。
5.变电所抗电磁干扰的措施
干扰严重响影变电所综合自动化系统在线运行，若不采取有效的措施，将产生严重的后果。消除或抑制电磁干扰可针对电磁干扰的三要素来进行。电磁干扰三要素：干扰源、传播途径和电磁敏感设备。下面就硬件方面探讨一下变电所综合自动化系统的抗电磁干扰措施。
5.1 隔离和屏蔽
屏蔽，是用金属（屏蔽体）把电场或磁场等外界干扰阻止在受干扰物之外。在现场中常用的屏蔽手段是采用屏蔽电缆；隔离，是指应注意避免信号电缆、控制电缆与电力电缆平行敷设、避免将弱电信号线与电力线放在同一根电缆之中、避免信号回路与强电回路共用接地线。
大量运行实践证明，用于自动化设备的信号采集电缆采用带屏蔽层的信号电缆是最有效的抗电磁干扰措施。电缆屏蔽层的屏蔽效果与屏蔽材料的导磁系数、高频时的集肤效应、屏蔽层的电阻等因素有关。屏蔽层采用高导磁材料时，外部磁力线大部分偏移到屏蔽层中，而不与屏蔽层内导线相交链，不会在导线上产生感应电势，因而选用导磁材料较好的屏蔽电缆。
变电所综合自动化系统开关量的输入，主要是断路器、隔离开关的辅助触点等。开关量的输出，大多数也是对断路器、隔离开关的控制。这些断路器和隔离开关都处于强电回路中，如果与自动化系统直接相连，必然会引起强的电磁干扰。因此要通过光耦合隔离或继电器隔离，使电器测量的开关信号在电器上完全隔离，可实现地电位的隔离，对抑制共模干扰较为有效，特别是雷击，由于其极高的电压幅值和不可预测性成为变电所综合自动化系统的“天敌”，对抑制这种共模干扰会取得比较好的效果。
二次回路布线时，应考虑隔离，减少互感耦合，避免干扰由互感耦合侵入。控制电缆尽可能离开高压母线，并尽可能减少平行布设长度。避雷器和避雷针的接地点等都是高频暂态电流的入地点，控制电缆也应尽可能离开它们，以便减少感应耦合。强、弱信号的电缆不应使用同一根电缆，信号电缆应尽可能避开电力电缆，尽量增大与电力电缆的距离，并尽量减少平行布设长度。
5.2 接地
5.2.1屏蔽电缆接地
采用带屏蔽层的电缆之后，屏蔽层的接地方式在变电站二次设计中必须认真加以考虑。理论计算证明，采用两点或多点接地能有效地降低静电耦合干扰电压，而采用一点接地时，电缆屏蔽层对地阻抗相对增大，故抑制静电耦合干扰电压的作用也相对减小。
但是，当大电流接地系统发生单相接地短路，或雷电直击于户外线路或构架，会有大电流流入接地网，二次电缆的屏蔽层在不同的接地点接地时，站内接地网中会流过故障电流，就会因地网电阻的存在而产生流过屏蔽层的暂态电流，如果接地体及地网的质量存在问题，此电流就更容易流经接地体的阻抗时便会产生电压降，从而使各点的地电位有较大的差别，此电位差使得在两端接地的电缆屏蔽层及电缆芯中产生电流，在此种情况下，我建议只将信号电缆的屏蔽层一端接地，并且，当信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；
5.2.2装置可靠接地
由于变电所的接地网并非实际的等电位面，因而在不同点之间会出现电位差，当较大的接地电流注入接地网时，各点之间可能有较大的电位差，如果同一个连接的回路在变电所的不同点同时接地，地网地电位差将窜入该连通地回路，造成不应有的分流。在有些情况下，还可能将其在一次系统并不存在的地电压引入继电保护装置的检测回路中，或者因分流引起保护装置在故障过程中拒动或者误动，所以对于微机保护装置来说，保护屏必须要求可靠接地，而高频保护也应按部颁要求加装接地铜排或铜绞线（线径不小于100mm2），以保证装置在故障情况下的可靠判断。
5.2.3一次设备接地
接地在变电所中，一次系统接地是以防雷和保证安全为目的的，但它对二次回路的电磁兼容有重要的影响。尽可能降低一次设备如避雷器、电流互感器、电压互感器等的接地电阻，这样可以降低因高频电流注入时产生的暂态电位差，并构成一个具有低阻抗的接地网，以尽可能降低变电所内的瞬变电位差，减低了电网中的瞬变电位升高，从而降低对二次回路及设备的干扰，这对二次设备的电磁兼容很有好处。
5.3 微机电源的抗干扰
电磁干扰可能进入综合自动化系统弱电部分的主要途径是通过微机电源。因为电源与干扰源的联系比较紧密，同时电源线直接连接至系统各部分，因此来自电源的干扰很容易引起死机。所以对微机电源的地线处理问题是很重要的。微机电源地线与机壳的连接方法有一点连接、多点连接和不连接三种。实践中，多采用微机电源地线和机壳不连接，它的优点是：由于干扰造成的流过电源的浪涌电流可大大减少，从而增加了抗共模干扰的能力，可明显地提高系统的安全性和可靠性。
6.结束语
随着电力系统的不断发展，电磁环境越来越恶劣，国内外对产品的电磁兼容测试要求越来越严格，选用严酷度等级也越来越高，不断研究新方法、新型的抗电磁干扰材料、提高电子元件自身的抗电磁干扰能力。电磁干扰的形式和种类很多，抗电磁干扰的方法和手段也很多，我们也要根据微机保护的特点及变电所综合自动化现场实际存在的问题进行分析，在相同的抗干扰水平下，可以做到成本低，效果好，取得事半功倍的效果。
参考文献
1、《变配电技术》 翟兆艮主编. 中国铁道出版社