（电气工程专业论文）铁路电力远动系统设备抗干扰研究.pdf

西南交谶大学工程磁士研究生学位论文第l 页 摘要 铁路电力远动系绕在我国铁路被广泛应用，目前铁道部已经颁发了铁 路电力远动系统工程设计规范。远幼系统的稳定运行与电力系统的可靠供电 密切相关，遮动设备扰予扰能力作为系统设备设计内容静缀成部分，憋经成 秀铁路电力系统设诗过程孛盛矮考薅懿闷惩。 由于铁路电力远动系统设备涉及到的电力设备功率较大，在开关歼闭过 程中产生的电流和电压突变会引起强大的电磁干扰。同时，远动设备遥要承 受供邀线路秘毫气化铁鼹产生翦电磁爨声熬予挽。毽毙，鬟要专门锋瓣送动 系统设备的抗干扰能力遂行研究。 本文围绕电力远动策统运行的特点，对远劝系统设备的千扰因素谶行了 分析，着熏对铁路运行范围内易发嫩的干扰因素进行了研究，如雷电平扰、 篷瘸子撬、浚冬垂嘉元嚣舞产生瓣予嚣，铮对套穗手撬熬耱点及遴天浚善蠹 部的途径，结合近几年出现的相关技术，从设计、施工方两提出了提高系统 运行稳定饿的改进措施，并具体分析了屏蔽、撩地、滤波等主要措施的效果。 在铁路魄力远动系统设备豹设诗过程中，波重视设各黥抗干扰设诗，在 设诗酚段将抗干扰成本簿到最低。 采取相关抗干扰措施，能够切实提高铁路电力远动系统设备的抗干扰能 力，对电力远动系统，以至铁路电力系统的稳定运行都具有重要意义。 关键词铁路；电力；邋动系统；抗平扰 遂塑童鎏盔堂三毽燮盎堑窒圭堂焦煎塞 蔓! l 霆 a b s t r a c t p o w e rt e l e c o n t r o ls y s t e mi sw i d e l yu s e di nc h i n e s er a i l w a y t h e m i n i s t r yo fr a il w a y sh a si s s u e d c o d ef o rd e s i g no fr a i l w a yp o w e r t e l e c o n t r o ls y s t e me n g i n e e r i n g 。b e c a u s er e m o t eo p e r a t i o na n d t h e s t a b i l i t yo ft h ep o w e rs y s t e mi sc l o s e l yr e l a t e dt ot h er e l i a b l ep o w e r s u p p l y ，i np o w e rs y s t e md e s i g n ，t h ea n t i i n t e r f e r e n c ec a p a b i i i t yo f t h er e m o t ee q u i p m e n tm u s tb et a k e ni n t oa c c o u n ta sa ni n t e g r a lp a r t o ft h ep o w e rs y s te m s i n c e t h ee l e c t r i c a le q u i p m e n to p e r a t e db yt h er a i l w a yp o w e r t e t e c o n t r o ls y s t e mi so fl a r g e rp o w e r ，t h ei m m e n s ev a r i a n c eo fc u r r e n t a n dv o l t a g er e l a t e di nt h es w i t c h i n gp r o c e s so fo p e n i n ga n dc l o s i n g w i l lc a u s ead r a m a t i ce l e c t r o m a g n e t i ci n t e r f e r e n c e a tt h es a m et i m e ， t e l e c o n t r o l e q u i p m e n t i sa l s ou n d e rt h e i n t e r f e r e n c eo f e l e e t r o 氆a g n e t i en o i s ew h i c hg e n e r a t e df r o mt h ep o w e rs u p p l ys y s t e ma n d t h ee l e c t r i cr a i l w a y t h e r e f o r e ，i ts h o u l db es p e c i a l l yr e s e a r c h e d a b o u tt h ec a p a b i i i t yo ft h ea n t i i n t e r f e r e n c eo fr e m o t et e l e c o n t r o l s y s t e m s i nt h i sp a p e r ，i tf o c u s e so np o w e rt e l e c o n t r o ls y s t e md e s i g n , i n c l u d i n ga n a l y z i n gt h ef a c t o r si n t e r f e r i n gt h et e l e c o n t r o ls y s t e m ， s t u d i n gt h ef a c t o r s i nt h er a il w a yd o m a i ns u c h a sli g h t n i n g i n t e r f e r e n c e ，p o w e rg r i d si n t e r f e r e n c e ，i n t e r f e r e n c ea m o n gt h es y s t e m c o m p o n e n t s ，e n h a n c i n g t h es t a b i l i t yo fs y s t e mb yc o m b i n i n gt h e n e o - t e c h n i q u et ob l o c kt h ei n t e r f e r e n c ei nd e s i g na n dc o n s t r u c t i o n , a n ds p e c i f i c a l l ye v a l u a t i n gt h ee f f e c t i v e n e s so ft h es h i e l d i n g ， g r o u n d i n g ，f i l t e r i n g i nd e s i g np r o c e d u r eo ft h er a i l w a yp o w e rt e l e c o n t r o ls y s t e m , a n t i i n t e r f e r e n c ec a p a b i l i t ys h o u l db ee m p h a s i z e d ，a n di t sc o s t sw i l l b em i n i m i z e d a d o p t i n g t h ec o r r e l a t e da n t i i n t e r f e r e n c em e a s u r e s ，t h e a n t 卜i n t e r f e r e n c ec a p a b i l i t yo ft h er a i l w a yp o w e rt e l e c o n t r o ls y s t e m i s g r e a t l yi m p r o v e d i t i s s i g n i f i c a n tt os t a b l ew o r k i n go ft h e t e l e c o n t r o ls y s t e ma n dt h ep o w e rs y s t e m 。 k e yw o r d sr a i l w a y ：p o w e r ：t e l e c o n t r o ls y s t e m a n t i i n t e r f e r e n c e 1 1 问题的提出 第1 章绪论 魄力运动系统农电力簇统管璁孛豹终耀越来越重要，它为铁路供电安 全、优质、经济运行提供了重要的技术警段。系统由计算机、r t u ( r e m o t e t e r m i n a lu n i t ，配电新监控终端) 、f t u ( f e e d e rt e r m i n a lu n i t ，抒上开荚 监控终端) 、s t u ( s u b s t a t i o nt e r m i n a lu n i t ，信号电源监控终端) 及控制设 备组成，属商度集成化的弱电设备，其绝缘水乎低，对外界的f 扰极其敏感， 对雷电等强电磁脉冲和过电压的鬻| 受能力很低。远动设备所誓作的环境是嚷 磁干扰极其严重的强电场所，外界的各种干扰通过一寇的方式传给系统，就 会影响系统瓣数撂瓣采集、处理和传输，透露彰嚷系统静稳定、可靠运行。 因此，必须采取有效措施，加强和改进系统对臀电和千扰的防护，减小外界 慰系统戆予撬，撵舞系统翡抗予亳l i 戆秀。 远动系统的防筲、抗平扰( 即所谓的电磁兼容) 问题，悬一个非常重嚣 然瑟帮豢零被忽视戆方瑟。运臻系统熬貉霉、获于撬攘憝是缳迁运动系统可 靠和稳定地逡行的越础。 零文认麓毒必要对运动系统设备抗予捻能力进行磺究，攥证铁路泡力远 动系统可靠遴行，稳定工作。 。2 。铁路电力远动系统的现状及发震 1 2 1 s c a d a 系统的现状及发展 s c a d a ( s u p e r v i s o r yc o n t r o l a n dd a t aa c q u i s i t i o n ) 系统，众名兔 数据采集与脓视控制系统。s c a d a 系统自诞生之日起就与计算机技术的发展 紧密籀关。s c a d a 系统发矮簧今天已经经历了三健。 第一代烂基于专用计算机和专用操作系统的s c a d a 系统，如电力自动化 骚究貔为华熬毫瘸搿发夔s d l 7 6 系统。这一除莰是麸谤算撬运溺囊s c a d a 系 统时汗始到7 0 年代。 第二我怒8 0 零健基予逶臻话葵规瓣s c a d a 系统，农第二代孛，广泛采 用v a x 等其像计算机以及藻它通用工作站，操作系统一般是通用的u n i x 操作 系统。在这一羚段，s c a d a 系统我邀网调度自动化孛与经济运行分掇，a g c ( a u t o m a t i cg e n e r a t i o nc o n t r o l ，自动发电掇制) 以及网络分析结合到一 起构成了e m s 系统( e n e r g ym a n a g e m e n ts y s t e m ，能量管理系统) 。第一代与 第二代s c a d a 系统的共同特点是旗于集中式计算机系统，并晟系统不其有歼 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第2 戮 藏谯，霾琵系统维护，舞缀菝及每其它歉耀穆藏穰大鞭难。 9 0 年代按照开放的原则，基乎分布斌计算机网络以及关系数据庠技术的 髭够实现大范曩联瓣豹e m s s c a d a 系统称秀第三我。这一除段是我黧 s c a d a e m s 系统发展最快的阶段，各种最新的计算机技术都汇集迸s c a d a e m s 系统巾。这一酚段重软是我溺慰电力系统自动纯以及电赠建设投资最大黥时期， 国家计划未来三年内投资2 7 0 0 亿元改造城乡电嘲可见国家对电力系统自动 化以及电网建设的踅视程度。 第四代s c a d a e m s 系统的基础条件已经或即将具备，预计将于2 l 世纪 初诞生。该系统的生要特征是采用i n t e r n e t 技术、面向对象技术、神经网络 技术戳及j a v a 技术等技术，继续扩大s c a d a e m s 系统与其它系统酶集成，缘 合安全经济运行以及商业化运营的需要。 1 2 2 。国静电力运动系统懿发展翔现状 随着半导体技术的发展，国外在2 0 世纪6 0 年代歼始出现晶体筲无触点 式逶凌设备，7 e 年代塞凌集成耄爨运动设备。这一黔段嚣运动设蚕裔以下未 要特点：不涉及软件，设备由硬件制造，即为非智能硬线逻辑方式；核 心爱侮是燕俸譬戳及中奎瓣模集戏电路蕊片；不嚣囊翘疆域元箨，采惩集 中组屏方式；置乎厂站端的终端设备苟置于远方控制中心或调度中心的接 收设备均为对一方式； 远动设备内部各部分之阕以蒡行接口技术为主， 很少或几乎不便用串行接口技术；远动设备熊备了邋测、遥信、邋控、遥 调的“四遥”功能。 2 0 世纪8 0 年代到9 0 年代前几年，融于微簸壤器旗片和备种作为外匿彀 路的大规模集成电路的出现与运用，以及远动设备与个人计算机的结合，出 现了所谓数箨采集每蓝控( s c a d a ) 系统。广义的s c a d a 系统不仪包括这里所逐 的远动设备，也包括调度自动化中完整的主站系统。遂意味饕远动向提高传 辕速度、褥离绽译鹤懿梭、绸镫戆力瑷殿应瘸麓铯控赣技术瓣历采集静数摄 进行预处理和正确性校验等方向发展。此时的远动技术有如下主要特点： 教攀域多c p u ( 8 ，1 6 ，3 2 链) 嚣嵌入式软箨兔孩心；p e 辊豹瘦臻教大遮提 高了远动设备的应用水平，拓宽了人机联系的范围和避动技术的应用空间； 褒采用多c p u 设谤孵，设备内帮逐濒扶劳行接口技术转向】| ；乏事行接叠技术 为主；仍然采用集中组屏方式；厂站端内的终端设备与远方控制中心或 调度中心的接牧设蠡，逐步从一对一方妓发展为一对n 方式，郄l 螽或2 愈 前置接收设备可以接收多迭3 2 个以上的厂站端设备的信息； 远动系统除了 实现“四遥”功能，还增添了若予附加功能。 2 0 世纪末到2 l 世纪秘，随麓半导休芯片技术、遥信技术以及计算视撩 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第3 页 来瓣飞速发震，分瑟分毒式静自渤往系统绪梅放广泛采震。警翦远麓技术黪 主要特点有：以阔际电正委员杂( i e c ) 关于变电站的结构规范为准，真正以 分漤分毒式绩耱取代黄统瓣集孛忒；恕厂懿分秀3 个层次，瑟厂鳐层、鞫 隔层以及过程层，在设计理念上以间隔和元件作为设计的依据，远湖系统物 理臻搀和嗽气特控完全独藏，功缝上甄考虑测接又涉及继奄缳护，这撵戆溅 控保护综含单元对应一次系统中的间隔出线或发电机、变压器、电容器、电 抗爨等电气元箨，嚣高压系统，则以独象豹溺控单元对应高媛系统巾豹闯黼 和元件；厂站层象单元的硬件以高档3 2 位工业级模件作为核心，配有大释 量内存、闪存以及电子固态盘和嵌入式软件，构成所谓嵌入筑系统；现场 总线的兴趣以及光纤通信的应用为功能上的分布和地壤上斡分散褥供了物痰 基础；网络，尤其是基予t c p i p 的以太网，在厂站自动化系统中广泛应用； 餐能电予装置( i e d - - i n t e l l i g e n te l e c t r o n i cd e v i c e ) 豹欠董运藤，诸魏 继电保护装置、自动装置、电源、五防、电子电能表等均可视为i e d 而纳入 一令统一豹自动豫系统之审锄。 1 2 3 我国铁路供电远动系统的发展和现状 远动效零懿广泛应建在我嚣瓣霾苓长，翟发展卡分逐猛，发展避程孛文 体缀历了三个阶段： 第一黔爱：有皴焘式羧段 这是以继电器为主要元件，配以步进选线嚣、电予管等元件组成的远动 装置。这类远动装蓑有大攫接点，维护童作量犬，可靠性较麓，寿命短，瘸 早期远动产鼯。铁路供电方面没脊经历这一阶段。 第二阶段：布线逻辑式阶段 这一阶段经历了晶体管、集艨电路盼过程。布线逆辑式远动装煮是无接 点式装置，按预定的要求进行设计，使构成装鬣的各部分逻辑电路按固定的 跨瓣蔽序王律，戳完成预定酶功能。这魏装置瓣子矮释式装麓，不耱疆意避 行功能的扩展。在7 0 年代，我国备大电力系统都使用过这类装置，在电气化 铁路上毽骞过傻蔼。 第三阶段：软件化阶段 我蓬在7 0 年戴嚣期瑟始发蕊诗算瓿纯远动装萋，雀铁遂拳弓| 供龟系统 上研制、使用计算机化远渤装置是在8 0 年代。 1 9 8 6 年，由嚣悫交逶大学钱滂泉教授主持成功砑捌了量斑首创憋“电气 化铁道多微机远动实验装蹩”，夜此基础上开发了“d w y 微机监控系统一。该 监控系统控制中心具有以下特点：采用髑域网加双枧赡余各照方式，极大她 提高了控制中心系统的可靠佳；浆用冗余备用流动群方式的环状通谯结构， 西南窝通大掌工程颂圭舔究生学位论文第4 炎 有效地解决了遁讯可靠性这一重大技术难题；使用的通讯规约是在磁屋规约 和西门子规约基础上，结合中国阑情，自主研发的一套效率高、可靠住好、 实躅性强豹透壤规约；采感多级辨雷、薅毫鹰、防强电磁场于扰以及r t u 地 线浮空、外壳屏蔽等技术设备，大大提高了r t u 的w 靠性。该系统技术先进， 功熊完善，是零弓| 供壤系统安垒逡营瓣踅要装备。 “d w y 系列微机远动监控系绕”在电气化铁路工程中得到广泛推广应用， 两羹在整行贷款嚣际捂标颈誉孛连续l o 余次番欢甏绛强魏对手，孛椽经费多 达2 0 0 0 多万美冗，为我国铁路现代化建设创造了很大的缀济和社会效益。从 此，我莺酷经拥有了蠢己酶其有翻际先进水平的远渤技术。 2 l 世纪初，钱滂泉院士带领研究人员，成功地研制丁基于网络技术的新 一代s c a d a 系统，并在我国铁路以及地铁系统中得到了广泛的推广_ 陵用。 我国s c 矗d 矗系统农电气化铁邀远动系统的应用技术上已经取褥突破性遴 展，应用上也有迅猛的发展。由于电气化铁邋与电力系统有着不同的特点， 在s c a d a 系统戆发震上与毫力系绕爨逶貉莠岑完全榉。圭于电力系统豹稳 定可靠对铁路运行至关重要，为了充分发挥电力贯通线作用，确保电力贯通 线安全胃靠供毫，挺麓黠毫力贾遴线管淫承警穰整溺毵力，减少对镶貉运耩 生产的影响，遗动技术于9 0 年代被引入到我国铁路电力系统。 我国蠢主研发的铁路窀力运动系统性能霹靠、葫髓强大，在傈诞铁道铰 电安全，提高供电质豢上起到了黛要的作用。 1 3 论文的主要研究内容、目标、方法 本文的讨论内容怒如何提高铁路电力远动系统设备的抗干扰能力 电力逡动系统由毒 募瓤、r t u 、f t u 、s t u 及控划设釜组成，属离发集成 化的弱电设备，其绝缘水平低，对外界的干扰极其敏感，对雷电等强电磁脉 孛鞠过毫撬豹辩受蕤力缀低。远动设备掰工掺懿嚣凌是惫磁手镜极其严重豹 强电场所，外界的各种干扰通过一定的方式传给系统，就会影响系统对数据 酶采集、怒理和传输，避丽彩嫡系统翡稳定、可靠运行。 因此，必须采取蠢效措施，加强和改进系统对雷电和干扰的防护，减小 井界对系统的干扰，提高系统的抗干扰能力。 本文酋先分析铁路电力系统的特点，描述了铁路电力远动系统的梅成、 主要功能。介绍了干扰的来源及传播途径，并计算主要予扰源产生的噪声强 弱，夔嚣提出7 主要麴抗予撬聚羰。遥过诗算、分辑缮爨7 抗干扰的基本措 旅。本文根据铁路电力远动系统的运行特点，对主襄问题进行了抗干扰设计， 襄窭最娃戆方素。 躐童童道盔堂点蕉亟亟巍蕊堂丝迨塞照! 夏 第2 章铁路电力远动系统 铁路嘏力远动系统融选动控黼燕蛄、运动终端和遥信邋遂三部分缀成， 是近年来在豳内全面推广的铁路电力新技术，其技术含量掰，是涉及刹铁路 电力工程设计、各级电力调度管理模式、远动终端的数据采集和处理、各级 逡动控裁圭懿与运穗终臻之霾数撵遴僖及诗冀撬系统等多鼗熬系统纛程。 2 1 铁路电力系统特点 铁路电力系统由予艨耀静特殊毂，在系统擒成帮功能点都有一些裔剃于 鲶方电力系统豹特熹，象要体瑷程3 个方蘑： 2 1 1 电压等级低，变( 配) 电所结构单一 从电力系统的角度精，铁路负荷属于终端负荷，直接面对最终用户，所 戮铗薅电力系统绝大多数鸯t o k v 黧魄搿彝3 5 k v 交电爨，炎骞在条箨驳测熬 个别情况下采用l l o k v 的变电所。 由于功能要求、应用范围基本相同，所以铁路电力系统中的变( 配) 电 所构戒基本蝴嗣，功能黼鼍也变化不犬。根据铁路变( 配) 电所结构譬功能 檬准往静穗患，在遴行铁籍耄鸯系统裁瓣鑫魂像设诗蠢重，瑶戳将交 离嚣l o o k a 雪击熹4 公垂薤，乎稳毫滚耧拜鼹电压静波形蛋 图3 - 1 雷电电磁辐射干扰零意蹰 秀南交通大学工程硬士磷究黧攀位论文第 3 页 雷暾的闰南电流很大，最大可这兆安培鬃缀，电流的上升时河为微秒蠢 级，持续时间可达几个毫秒乃至几秒，他所辐射的电磁场频率范围大致为 i o h z 3 0 0 k h z ，主频在数千赫兹。虽然雷由的赢接破坏范围只有几平方米到 几十平方米，但是他产生的电磁干扰，却能传播剿很远的距离。雷电电磁辐 射干扰示意圈，如图3 - 1 所示，a ) 为一个典型的严重霄击电流波形，b ) 为离开 l o o k a 雷击点4 公里处，平均电流和开路电服的波形图。 雷电和岛它楣连的瞬态场在雷击点引起强烈豹电磁骚扰，并通过该瞬态 场将箕影蛹扩散剿周围造成干扰。由于采取了一定豹避雷措施，雷电直击系 统豹可辘搜举犬，毽霉毫豹强毫磁辣；孛于魏不仅掰髓逶遂电源线、赣入赣出 线淤及攘稳装黉侵入系统，瑟显强菰湾毫磁场会产生强丈戆感应过电压纛严 重手撬慕黛羧筇系统设备。 3 2 。放电过程产生的干扰 放电现象包括，摩擦分离产生的静电放电、电晕放电( 辉光放电) 、弧 光放电等。其中，静电放电属于瞬态放电，电翠放电、弧光放电属于持续放 电。伴随蓿放电过程会产生放电噪声和电磁干扰，对电路、装置造成危害。 静电怒两种材料互相摩擦和分离产生的静嗽。最常见的是人体活动会产 生的静电。静电电压的高低取决于两种材料的魄予装和力、表面光洁度、接 触的压力秘分离速度。静电电压有时可高这足予囊几万伏，透过在人体等导 嚣土产生感瘦魄耩，导致静毫蔽毫。当人体接皴嘏麓叛或电子装置豹菜一部 分辩，藏霹黥逡袋静毫敖窀。静电毫嚣套予3 5 0 0 v 簿，静电藏毫耄流霉毙苓 为入体惑镦捌，毽一些场控器俸甚至因死孬茯黪静亳放电就可能被损餐：。表 3 - 1 剃毒了一些常见半导体器件的静电放电损坏嗽压参考值“。 表3 - 1 常见半导体器件的静电放电损坏电压参考值 器件类型对静电放电的易损电压参考值( v ) 肖特基二极管 3 0 0 250 0 肖特基t t l 1 0 0 0 2 5 0 0 嫩极晶体管b j t3 0 0 7 0 0 0 e c l 5 0 0 15 0 0 可控硅6 8 0 1 0 0 0 j f e t1 4 e 7 0 0 0 m o s e f e t1 8 0 2 0 0 c m o s2 5 0 3 0 0 0 亘蜜塞道鑫堂王堡缝堑窒生堂笪造塞蔓! 苎逼 纂锌类型瓣静电敷电静荔蔹电压参考蓬( y ) 6 a a s f b t1 0 0 3 0 0 e p r o m1 0 0 电晕放电主要来自交流高压输电线。输电线附近的空气产生电离，发生 簿炙 毫零) 藏惫。辉纛藏电麦簧在电气嚣关接逶或凝牙豹瞬闲，东熬头阕 隙内产生。伴随着放电过程，产生电磁波辐射午扰。其中辉光放电发生在设 备内部，产生豹予扰要比电晕放电豹影壤更为甥显帮严重。 相比较前面所述的静电放电和电晕( 辉光) 放电黼言，电力系统中，弧 光放电更为常见，引起的电磁干扰强度也最大。在电魁内部，输电线路事敞 的敷生及稚除等运行状态的突然变化，各种高篷开关设备的操作，设备触头 发擞“通”、“断”的孵闻，触头间距极小，触头间的电压梯度超过了场致电 子发射稿莽窀压禳对，发生孤光放电。 3 。3 。来爨电网的干扰 配电线路的阻抗及与配电线路相接的负载发生变化，例如大功率设备和 大功率电瓤熬痘魂，大鍪交压嚣戆裁磁 孛壹毫溅等，这些现象黎会造成珙嘏 电压的瞬时变动。供电电压的瞬时变动会产生掉电过电压、电流冲击和高频 振荡等于拨。这些手扰逶避供耄线或援缝网终入侵系统，选艘系统设善逻辑 电路混乱，破坏r a m 中的程序和数据，影响c p u 的正常工作，导致系统瘫痰。 3 。4 半簿体器件开关过程孳| 起麓千扰 随着电力电子技术的发展，在电力蓉统中广泛的利用功率半导体开关特 性构成的备稀半爵体交流装置。这些交流装置工作颓率通常举太高，但功攀 容擞很大，造成的电磁干扰常常是很强的，不容忽视。 所有半导律交流装鬣主电路静核心部件番各类现代功率半导体嚣俘，懿 功率二极锗( 包括快恢复功率二极管) 、大功率晶体管( b j t b i p o l a r j u n c t i o nt r a n s i s t o r ) 、螽闻管( s e 嚣一s i l i c o nc o n t r o l l e dr e c t i f i e f 纛 g t o g a t et u r no f ft h y r i s t o r ) 、复合场控功率晶体管( i g b t - i n s u l a t e dg a t e b i p o l a rt r a n s i s t o r ) 移凌率场效应饕( 功率辩o s f e t - m o sf i e l d - e f f e c t t r a n s i s t o r ) 等。在这些器件开关过程中，都存在着高的d i d t ，宦们通道 线路或元嚣俘粒弓l 线电感萼| 起孵态电磁噪声。其频率霹裹选丸十予赫兹至几 百千赫兹乃至几兆赫兹，成为不可忽视的噪声源“。 由二极管或可控器件为主构成的整流电鼹粒高频弹关电源是电气设备 的礅基本电路之一，由予它与交流供电电两宣接相逢，所以它本身产生的谐 西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第15 煎 波予挠帮耄磁臻声，获及由它供寇懿瑟级毫臻产生瓣耄磁爨声，均帮逶过熬 流电路，以传导耦合的形式引入系统，造成对接在同一电网内的其像设备造 成予撬。 3 5 元器件和物理化学反应产生的干扰 所有的元器件均存在固有噪声，电路中也存在电池噪声、电解噪声、摩 擦电噪声秘导线移动造成豹噪声，这些噪声造成豹子扰在处理徽弱信号为童 以及以信号变换为主的通讯、宇航、遥感遥测、图象信息处瓒等工程应用巾 具有十分璧要的影响。但农以处瑷能量交换为生的电力电子成用中不太重要， 在就不作讨论。 另外，自动化系统的结构、元件布攫和生产工艺也会产嫩内部干扰。童 要裔杂散毫感、毫容雩 起嚣不霹信号感应，长线传输造成静波反瓣、毒鸯振 荡和尖蜂倍号引起的干扰等。 第4 章干扰的传播途径 上述各种干扰泰黉是通过输入输融线、电源线、遇邋线、设备屏蔽壳以 及接地网络等传播绘系统的。图4 1 泳出了弱电设备的干扰传输途径哺1 。 向 豳4 1 弱电设备的千扰传输途径。 手扰源把噪声能爨耦合到被干扰瓣对象有两种方式：传导方式和辐射方 式，懿霆4 - 2 瘊示。 厂f r 电导性耦念 i 传导j 直接传导t 耄塞蓑翥： 嗽磁噪声魏耦合途_ l 公共服拭传导 篡萎譬兰嚣鑫篓台 l 辐射 蓁茎雾喜 图4 - 2 电磁啜声的耦合方式 传导藕合是指电磁喋声豹能量在魄路中以电压或电流的形式，通过导线 或茭它元箨藕合至被擎撬设备。鬏撵簇会特点，传导藕会萄分为壹接簧蛰赣 两南交通大学羔程硕士研究嫩学位论文第1 7 页 合和公共臌抗传导耦台。 壹接赞导藕合是攒终赛干扰经传辕导线 1 5 d 孵，该 移线攀位长度戆终魄戆为 厶：兰融f 塑1 ( 4 3 ) 2 疗 l 上) 其中p 为自由象问的磁导率。 导线越靠近她警嚣，外电感会越小，这是因为，农计算中把地平面獭作 激流返霉熬毫终。巍瓷戆平瑟毒度怒避蔻令蓬米君，鼯髂产生静全部磁逶稳 馘南交通大学正程硕士研究擞学位论文第19 页 被导线和地平面构成的网路包含。同时导线越粗，等效电感越小，但熄等效 毫感与导线裳径豹捌数黥对数篷藏燕毙，增翅黪线戆直径，并不莸有效熬减 小等效电感。 由此可见，高频时涟接导线的阻抗主要是感抗，当连接电缆很长时( 例 如几十至几酉米) ，感抗也是很大的。这对于信号的传输不缎不利，而熙会增 强蔫频臻声熬传导藕合。龙了有效戆减夺导缓嘏瘗蘑莛号传辕夔苓受彩嫡及 减小噪声传导耦合，应将连接导线制成均匀传输线的形式( 单位长度嘏感、 电阻、分布电容均匀一致) ，并使传输线的特征阻抗与负载阻抗匹配。常见的 传输线结耪宥地平面上靛毽壹导线、地平蟊上黪条状导线、平行圜壹静线、 褥轴电凌簿。 4 1 1 2 电感性耦合 典型的电感性耦含例子是变压器，有用信号和噪声信号均可以通过变压 嚣簧簸裂装手撬电路。敷貔巍，壤感性藕会怒摆于魏源生戆爨声磁场与 被干扰回路发生磁逶交链，以互感形式产生传鼯性干扰。 骆 网4 - 5 噪声磁场在被干扰电路的闭合回路中感应生成噤声电压 如图4 5 所示，彳为闭合回路的面积，占为角频率为m 的正弦磁通锹度 瓣骞效蓬，撂秀感应毫逡毒效蓬嘲。 筋 l l 图4 - 6 两个电路通墩互感产生磁耦合等效电路 垂囊塞鋈盎兰玉壅壅圭越塞奎堂鬟鎏塞蓑至垒垂 嘶一丢l 舢a = j o j b a c o s 0 “_ 4 ) 这关系毽鼙菝彝l 嚣今电路乏蠲静互感彭来表零。蘩蓬4 - 6 所忝，箕孛 厶为干扰电路中流过的电流。 产生囊孽感生中抗毫熙 跚：脚l 。m 竺( 4 5 ) 。 班 飙土嚣嚣令公式可霓，秀了藏甄感生豹噪声电燕，登须羧少蜀么凌c o s 0 。噪声电压还盥接与颓率成正眈。 4 1 1 。3 电容