浅谈电厂监控系统电源危害成因及防护方法

电力18讯：    摘  要：本文通过对电厂监控系统设备运行中常见的电源质量问题、危害及其成因进行分析，提出了保障中小型水电厂微机保护、监控、远动装置电源可靠性的方法和防护措施。

关键词：监控系统电源  危害  防护办法

随着科技进步，电力行业微机保护、远动、通讯装置及计算机监控系统设备已普遍采用大规模集成电路为主的元件，而这些元件对使用环境十分敏感，对电源质量要求很高。据有关统计，80%微电子仪器设备和计算机系统的故障，是由于供电质量问题引起的。特别在发电厂因其特殊原因，其交流电源并不稳定，在恶劣条件下还会超出规定范围，造成供电质量恶劣。计算机将可能出现系统崩溃，文档丢失，数据接收处理错误，芯片及硬件被损坏等其他原因不明的故障，从而加速设备老化，增大维修量，影响电厂一次设备的保护和监控。尤其是在“无人值班、少人值守”的电厂，对微机保护、监控系统的依赖性更高，如发生此类问题，危害性更大。因此对微机保护、远动、通讯装置及计算机监控系统的电源问题应高度重视，不能简单对待。笔者长期在微机监控电厂工作，在实践中，有许多切身的感受，现就监控系统电源质量对设备运行可能产生的危害和防护方法，提出个人见解的解决方案。

1 概述

发电厂二次系统电源多取至一次系统，经厂用变压器降压后，供电厂低压设备使用，由于电厂低压负荷多为大功率电动机、照明、整流器等为主的感性负荷，其启动、运行及故障均会对供电网络电源质量造成影响，而且在电力系统中，雷电波入侵、发电机事故以及操作过电压出现机率较高，将直接对二次设备形成冲击。当二次系统的电源保护设施不完善时，极易由于一次系统或二次系统的电源质量劣化造成对各种精密电子仪器的冲击损害。在实际运用中，应将微机设备、计算机监控系统的电源供电可靠性和质量要求放在第一位，效率可退而求其次。电厂重要的电力电子设备电源质量保障问题应结合高压、低压两方面来考虑。

2 常见电源质量主要问题及危害

影响发电厂电力电子设备电源质量主要因素有以下几个方面：

2.1 电压的变化范围过大

中小型发电厂厂用电一般取至发电机机端母线，此种供电方式简单、可靠，但在实际运行中，影响厂用电电压变化主要有：

（1）由于电网上的存在扰动或间歇性负荷及发电机运行中的波动等影响，引起电网电压变化，传递到厂变高压侧。例如当发电机处在逆调压，机端电压上升至105%UN，如变压器的变比K*=U1UIIN/UIIUIN=1/1.10，即一次侧电压为线路额定电压时，二次侧的空载电压较线路额定电压高10%。

（2）厂用电低压侧大功率电动机启、停，也会形成厂用电电压波动。常会出现电压变化范围过大情况。使电厂厂用电电压环境较常规用户恶劣得多。而厂用电电压不稳定将会导致负载不能正常工作或负载使用寿命缩短。

2.2 过电压冲击

电力系统的过电压一般可分为下面三类：

（1）暂时过电压(工频过电压、谐振过电压)

引起暂时过电压原因主要是：不对称短路时导致正常相上出现工频过电压；空载线路电容效应引起工频过电压；突然甩负荷引起发电机加速产生电压升高等。

（2）操作过电压

引起操作过电压主要原因有：中性点不接地系统中的电弧接地过电压；空载线路或电容性负载的拉闸过电压；电感性负载的拉闸过电压；空载线路合闸过电压，特别是重合闸时产生的过电压。

（3）雷电过电压

雷电过电压主要分为直击线路上的雷电波入侵和感应雷，感应雷是雷电在附近的户外传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线产生的电磁感应并侵入设备的雷电波。

过电压的共同特点是：在电力线路或信号线路上，瞬间出现波头时间一般在0．25～20μs，单位能量在2．5～10MJ／Ω，持续时间微秒量级的大功率浪涌电压（电涌），在220 伏电路系统中可达到 5,000或10,000伏。电涌是一种异常电流脉冲，由于以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点。暂态过电压不仅会造成电子设备产生误操作，同时使电子设备受到干扰，数据丢失；严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁，使整个系统陷于瘫痪。特别是计算机及辅助设备、程序控制器、PLC、程控交换机、微波中继设备等含有微处理器的电气设备极易受到电涌的毁坏。 统计数据表明，出现问题的电气产品中，有60％是由于电涌造成的。因此对电涌防范上应高度重视。

2.3 波形失真（或称谐波）

在发电厂中，厂用电谐波产生的原因是交流-直流(AC-DC)整流器、UPS电源、荧光灯、计算机、电力电子设备和电器设备中开关电源的使用或二次电源自身产生。

谐波对微机保护、监控系统主要危害如下：

（1）继电保护和自动装置误动作，并使电气测量仪表计量不准确；

（2）邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者