湖南省電力公司檢修公司 伍忠華

淺談變電站工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)抗干擾措施

湖南省電力公司檢修公司 伍忠華

500kV電壓等級(jí)的超高壓變電站是一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)的場(chǎng)所，安裝在站內(nèi)的工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)經(jīng)常受到強(qiáng)電場(chǎng)和強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)圖像不能正常顯示或遙控遙調(diào)失靈甚至攝像機(jī)或解碼器損壞。本文分析了變電站干擾的來源及其傳輸途徑，有針對(duì)性地提出了相應(yīng)的抑制干擾措施，保證了工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

干擾；抑制措施；正常運(yùn)行

隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展和科技進(jìn)步，變電站逐步向無人值班過度，實(shí)行集中監(jiān)控運(yùn)行+維操隊(duì)的運(yùn)行模式。監(jiān)控中心要有效對(duì)受控變電站進(jìn)行監(jiān)視，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)成了每個(gè)無人值班變電站必不可少設(shè)備，在電力系統(tǒng)中的地位越來越重要，擔(dān)負(fù)著變電站設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視和現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)的重要職責(zé)。然而，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)屬高精密的電子設(shè)備，耐受干擾的水平較低，因而很容易受到變電站高電場(chǎng)和高磁場(chǎng)干擾的影響和危害，輕則發(fā)生圖像無法顯示、云臺(tái)無法遙控、鏡頭無法遙調(diào)，重則安裝在設(shè)備場(chǎng)地的攝像機(jī)和解碼器損壞，從而嚴(yán)重影響了監(jiān)控中心對(duì)變電站運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)視和安全防護(hù)。運(yùn)行人員也因此經(jīng)常到變電站進(jìn)行維護(hù)維修，增加了值班人員的工作負(fù)擔(dān)，特別是事故狀態(tài)下如不能及時(shí)觀察到設(shè)備的狀況，會(huì)影響事故的分析與處理。因此，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的抗干擾，就成為一個(gè)很重要的課題。

1.電磁干擾的來源

變電站工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)電磁干擾源分外部干擾和內(nèi)部干擾。外部干擾是由變電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和外部環(huán)境因素引起的干擾，主要由外部環(huán)境或設(shè)備輻射的電磁波產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)或強(qiáng)磁場(chǎng)，如雷擊、隔離開關(guān)操作、投切無功設(shè)備、直流電源的中斷與恢復(fù)、電源的工頻干擾，運(yùn)行的大型變壓器、電容器和電抗器等，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的攝像機(jī)、解碼器隨云臺(tái)安裝在這些電氣設(shè)備的旁邊，其信號(hào)、控制、電源電纜與設(shè)備二次電纜同溝敷設(shè)，常常產(chǎn)生外部干擾。內(nèi)部干擾是由于工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)備元件分布設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝等考慮不周引起的干擾，主要有雜散電感和電容的結(jié)合形成的內(nèi)部組件間相互干擾，電子元件質(zhì)量不良、焊接工藝不良等引起的干擾等，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的內(nèi)部干擾主要來自攝像機(jī)、解碼器及系統(tǒng)計(jì)算機(jī)中存在的分布電容。不論是外部干擾還是內(nèi)部干擾，都具有相同的物理特性，其消除和抑制的措施基本是相同。

2.電磁干擾的途徑

在超高壓變電站內(nèi)，電磁干擾主要以傳導(dǎo)、輻射、感應(yīng)和耦合等多種途徑傳入到工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)中，且多源于幾種方式產(chǎn)生的綜合效應(yīng)。傳導(dǎo)是系統(tǒng)遭受雷電波的侵害，造成設(shè)備元器件損壞，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。輻射是站內(nèi)高頻設(shè)備如微波、載波設(shè)等通信設(shè)備通過電磁波輻射，干擾附近電子設(shè)備，造成干擾信號(hào)；感應(yīng)是運(yùn)行的高壓母線、高壓電氣設(shè)備在周圍產(chǎn)生交變的強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)，在其周圍的攝像機(jī)、解碼器及其通信電纜上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，形成感應(yīng)電流，發(fā)生干擾；耦合主要電力系統(tǒng)操作時(shí)產(chǎn)生的高頻電流或雷電時(shí)產(chǎn)生的電流通過高壓母線時(shí)，在高壓母線周圍產(chǎn)生了磁場(chǎng)，其中的一部分磁通將通信電纜包圍，因此在通信回路中感應(yīng)出對(duì)地的共模干擾電壓，傳到工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的信號(hào)回路中形成干擾。

3.電磁干擾的影響

工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的自動(dòng)控制系統(tǒng)。其硬件組成主要包括數(shù)據(jù)采集單元（攝像機(jī)）、數(shù)據(jù)處理單元（圖像處理系統(tǒng)）、終端顯示單元（工控機(jī)）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（硬盤錄像機(jī)）。在干擾信號(hào)產(chǎn)生后，使模擬電路中開關(guān)電路誤翻轉(zhuǎn)而導(dǎo)致誤操作；使數(shù)字電路的數(shù)據(jù)或地址傳送錯(cuò)誤，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行故障或功能障礙。

3.1 視頻圖像異常

工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)攝像機(jī)安裝在設(shè)備場(chǎng)地，容易同時(shí)受到多種干擾，當(dāng)采集或傳輸?shù)男畔⑹艿礁蓴_后信息的內(nèi)容發(fā)生改變，送到圖像處理單元經(jīng)處理后的圖像因干擾信號(hào)的不同呈現(xiàn)多種異常，如圖像抖動(dòng)、圖像不清晰或無圖像等。

3.2 遙控遙調(diào)操作失靈

工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的攝像機(jī)和云臺(tái)可通過顯示終端計(jì)算機(jī)進(jìn)行攝像機(jī)鏡頭的景深調(diào)節(jié)及云臺(tái)的上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)。這些功能的實(shí)現(xiàn)通過圖像處理單元發(fā)出的遙控、遙調(diào)指令，經(jīng)解碼器解碼后傳送到攝像機(jī)鏡頭及操作云臺(tái)，攝像機(jī)鏡頭及操作云臺(tái)能識(shí)別指令內(nèi)容能，進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。當(dāng)解碼器收到的控制指令受到干擾后，可能解碼器本身不能識(shí)別該信號(hào)或解碼后的指令錯(cuò)誤或攝像機(jī)及操作云臺(tái)不能識(shí)別，產(chǎn)生操作失靈，云臺(tái)不能遙控，攝像機(jī)鏡頭不能遙調(diào)。

3.3 設(shè)備元件損壞

攝像機(jī)、解碼器解碼器安裝在操作云臺(tái)的上，位于強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)的設(shè)備區(qū)，易受雷電流的影響，面臨著多重干擾。其中的一些半導(dǎo)體芯片，在強(qiáng)電磁干擾作用下，產(chǎn)生過電壓或過溫，運(yùn)行一段時(shí)間后可能損壞，使裝置無法工作，特別是遭受雷電襲擊，更容易造成元件損壞。

4.電磁干擾的抑制措施

4.1 屏蔽

(1)攝像機(jī)屏蔽。使用金屬屏蔽罩將攝像機(jī)全部包裹，只在鏡頭處開口，屏蔽罩分上下兩部分時(shí)上下蓋連接應(yīng)可靠，且上下蓋間應(yīng)使用4mm2軟銅線進(jìn)行連接，使屏蔽罩成為一個(gè)互相連接的整體。

(2)解碼器屏蔽。解碼器安裝箱應(yīng)使用金屬材料，做成屏蔽護(hù)罩，起支撐和屏蔽作用，護(hù)罩的蓋板用螺絲緊密固定在箱體上，蓋板和箱體之間使用4mm2軟銅線連接。

(3)電纜屏蔽。信號(hào)、控制及電源電纜應(yīng)使用帶屏蔽的電纜，屏蔽層的屏蔽效果與屏蔽材料的導(dǎo)磁系數(shù)、高頻時(shí)的集膚效應(yīng)、屏蔽層的電阻等符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。電纜的敷設(shè)要遠(yuǎn)離動(dòng)力電纜。

4.2 接地

(1)操作云臺(tái)接地。操作云臺(tái)和攝像機(jī)及解碼器裝設(shè)在一根金屬支柱上，應(yīng)保證攝像機(jī)及其屏蔽罩、解碼器、操作云臺(tái)可靠接地。攝像機(jī)及屏蔽罩、解碼器護(hù)罩均應(yīng)使用4mm2的軟銅線與金屬支柱連接，金屬支柱應(yīng)使用2根4mm2的軟銅線與地網(wǎng)相連，防止軟銅線因銹蝕、斷裂等異常導(dǎo)致金屬支柱未能有效接地。

(2)電纜屏蔽層接地。信號(hào)、控制及電源電纜屏蔽層應(yīng)在兩端分別接地，屏蔽層應(yīng)壓接線鼻用螺絲可靠連接在接地扁鐵上。在電纜因系統(tǒng)暫態(tài)電流產(chǎn)生的磁通所包圍時(shí)，電纜的屏蔽層中感應(yīng)出屏蔽電流，屏蔽層接地后由屏蔽電流產(chǎn)生的磁通，將抵消母線暫態(tài)電流產(chǎn)生的磁通對(duì)電纜芯線的影響，同時(shí)釋放掉感應(yīng)電荷。

(3)圖像處理設(shè)備接地。圖像處理單元、硬盤錄像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等外盒可靠接地。

4.3 使用穩(wěn)定及高質(zhì)量電源

工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)使用UPS電源，工作電源的穩(wěn)定可靠與否，不僅會(huì)干擾工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)正常工作，而且直接影響到工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的安全運(yùn)行，使用穩(wěn)定及高質(zhì)量的電源就能消除部分內(nèi)部干擾，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

4.4 使用高產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)備

要加強(qiáng)工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)備自身可靠性及其抗干擾能力，要選用產(chǎn)品質(zhì)量高，設(shè)計(jì)合理，制造工藝優(yōu)良的設(shè)備或配件，防止設(shè)備內(nèi)部元件性能不好、散熱不良、虛焊等產(chǎn)生內(nèi)部干擾。

5.結(jié)語

隨著科技進(jìn)步和制造工藝的改進(jìn)，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)自身在不斷更新?lián)Q代，由設(shè)計(jì)、制造等失誤造成的內(nèi)部干擾越來越少。解決超高壓變電站的外部干擾是消除工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的干擾的主要途徑，通過落實(shí)屏蔽、接地、凈化電源等措施，較好的解決好了工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的干擾問題，顯著提高工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，為變電站的設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視和安全防護(hù)及事故處理提供及時(shí)、準(zhǔn)確的信息，更好地為電力生產(chǎn)服務(wù)。