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电磁兼容技术在电力自动化系统中的应用分析本文由jimmy3973贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 维普资讯 电 建 力 设 专栏 电磁兼容技术在电力自动化系统中的应用分析 口孙 玉 彤 摘 要 ： 着 电 力 系统 自动 化 设 备 的 广 泛 应 用 ， 随 电磁 兼 容 技 术 问 题 越 来 越 突 出， 必须 充 分 注 意并 加 以研 究 。本 文 是作者在近几年 的工作 中，就 电磁兼容 技术在 电力 自动化系统中 的应用相 关问题进行 了简要 的阐述和分析。 以供参考 关键词 ： 电磁 兼 容 ； 电力 系 统 自动 化 ； 用 分析 应 刖 昌 电磁 兼 容 性 （ 简 称 ） 指 的 是设 备或 系统 在 其 电磁 环 境 中能 正 常 工 作 且 不 对 该 环 境 中 任 何 事 物构 成 不 能 承 受 的 电磁 干扰 能 力 。 电磁 兼 容 技 术 是 以解 决 实践 中 的 电磁 干 扰 而 出 现并 发展 起 来 的一 门新 兴 学 科 。 随 着 电力 系统 自动 化 设 备 的迅 猛 发 展 和 广 泛 应 用 ， 电力 系统 自动 化 设 备 的 电磁 兼 容 问题 显得 越 来 越 突 出。 特 别 是 电力 系统 继 电保 护 、 信 、 制 和 测 量 领 域 中 应 用 的计 算 机 系统 （ 括 单 片 机 系 通 控 包 统）电磁 兼容 问题 更 为突 出 。 发达 国 家 目前 形成 了一 套完 整 的 ， 在 技 术 工 作 体 系 ， 括 理 论 研 究 、 验 与测 试 、 范 标 准 及 抗 包 试 规 干 扰技 术 等 ，为 了提 高我 国 电力 系 统 自动 化 设 备 在 国 际 市 场 和 国 际招 标 的竞 争 能 力 ， 需 加 强 技 术 的研 究和 技 术 管 理 工 亟 作， 使 技 术 标 准和 技 术 管 理标 准 与 国 际标 准 接 轨 。 电力 系统 自动化 设备 电磁 兼 容 问题 由于 电力 系统 本 身 是 众 多 一 次 系统 设 备 和 二 次 系统 设 备 的 集合体 ， 因此 电力 系统 自动化 设 备 作 为 二 次 系统 设 备 的一 部 分 ， 其 电磁 十 扰 的来 源十 分 复 杂 。 外来 电磁 辐 射 、 次 系统 设 备 、 一 二 次 系统 设 备 、 次 系统 设 备 之 间 、 二 自动 化设 备 内部 元 件 之 间 、 各 传 送 通道 间 的 电磁 干 扰 均 对 自动 化 设 备 产 生干 扰 与破 坏 。 （） 电力 系统 自动 化 设 备均 包含 有 以 微 机 系统 为 核 心 的 大 规 模 数 字 电路 和 模 拟 电 路 ， 中应 用 最 多 的 是 二 极 管 、 成 电 其 集 路 块 、 转 换 电路 等 ， 们 既 是 干 扰 源 ， 是 对 干 扰 敏 感 的器 它 又 件， 尤其 以 最 为 敏 感 。 、 （ ） 扰信 号在 微 机 系统表 现 的形 态 有差模 与共模 两 种 形态 。 干 电磁 干 扰侵 入微 机 系统 的主 要途 径 有 电源 系统 、 导通 路 、 空 间 传 对 电磁 波 的感 应 方面（ 包括 内部 空 间 的静 电场 、 电磁 场 的感 应） 。其 中静 电场 、 电磁 场 的 感 应 在 微 机 系 统 内部 普 遍 存 在 ， 静 电是 电路 的大 敌。 由于 微 机 系统 工 作于 低 电压 大 电流 方式 ， 电 源 线、 入输 出线 构成 高速 大 电流 回 路 ， 有较 强的 电磁 感应 输 故 （ ） 机 系统 之 间 的 内 部传 输 线 有延 时 、 形 畸 变 、 外 界 微 波 受 干 扰 等 方面 问题 。 （ ） 冲 干 扰 是研 究 的 重 点 ， 为 微 机 系统 是 以 识 别 二 进 脉 因 制 码 为 前 提 的 ， 组 成 以 数 字 电 路 为主 ， 字 电路 传 送 的 是 脉 其 数 冲信号 ， 同时 也 易对 脉 冲 干 扰 敏 感 以开 关模 式 工 作 的开 关 及 开 关 电源 变 化 频 率 高 达 几 十 万 ， 易 在 内外 产 生 脉 冲 干 扰 。 容 （ ） 电源 影 响 比较 敏 感 。 电源 对 电子 系统 的 影 响 有 电源 对 波 动 影 响和 系统 作 用 影 响 两 个 方面 。所谓 电源 波 动 影 响 是指 由 于 电源 波 动 引起 的信 号 紊 乱 和 系 统 失调 。系统 作 用 影 响 是指 因 电源 是 系统 所 有 信 号 的 交 叉 点 而 引起 的 系 统 各信 号 之 间 的相 互影 响。系统作 用的大小与 电源功率裕度 、 滤波 能力及 电源连 线 方式 、 布形 状 有 关。 分 的原 理 是 ： 切 断 干 扰 源 ， 即减 小 （）； 减 小 耦 合 ， （） 即减 小 （）； 提 高 受 干 扰 系 统 （ 设 备 ） 感 度 阀值 ， 加 大 （） 或 的敏 即 （） 在 （ 实 际情 况 中， 往往 是 个 因素综 合考虑 ， 按 的顺序去 并 采取措施 ， 以获 得最 佳 的 效 果 。 电磁 兼 容 技 术 的 设计 要 从 电磁 兼 容 的 个 基 本 要 素着 手 ， 从 原 理 的 可 行 性 、 器 件 的 选 择 、 工 生 产 工 艺 、 装 运 行 环 境 元 加 安 等 几 个 方 面 来 考 虑 。 把 握 不 同 类型 电磁 干 扰 的 本 质 ， 不 同 的 对 干扰频率 、 频谱采用相应的滤波、 隔离 、 接地 、 屏蔽等措施。 滤 波 滤 波 是 利 用 滤 波 器 来 抑 制 电磁 干 扰 ， 波 器 是 由集 中 参 数 滤 的 电阻、 容和 电感 ， 者是 分布参数 的 电阻、 电 或 电容 、 感 构 成 电 的一种 网络 ， 这种 网络只 允许有 用信 号 的频 率分量通 过 ， 阻止 其 他 干 扰 频 率 通 过 ， 电磁 干 扰减 少 到 满 意 的工 作 电平 上 。 滤 使 波 器 是 防止 传 导 电磁 干 扰 的主 要 措 施 ， 电源 滤 波 器 解 决传 导 如 干 扰 的 问 题 ； 波 器 同 时 也 是 解 决 辐 射 干 扰 的 重 要 武 器 ， 抑 滤 如 制 无 线 电干 扰 ， 发 射 机 的输 出 端 和 接 收 机 的 输 入 端 安 装相 应 在 的 电磁 干 扰 滤 波 器 ， 掉 干 扰 信 号 ， 滤 以达 到 电磁 兼容 的 目的。滤 波 器 工 作 方 式 有 两 种 ： 种 是 不 让 无 用 信 号 通 过 ， 把 它们 反 射 一 并 回信 号 源 一 种 是 把 无 用信 号 在 滤 波 器 里 消 耗 掉 。 在 采 用 滤 另 波 方 法 来 抑 制 传 导 干 扰 时 ， 先 要 了 解 干 扰 源 的 频 谱 、 扰 源 首 干 在频 带 中的 分 布 情 况 ， 扰 波 幅值 等 。 可 以 通 过 干 扰 仪 器 来 检 干 测 ， 得 干 扰 源 的频 带 分 布 和 幅 值 ， 针 对 性 地 选 择 滤 波 器 的 获 有 种 类 或者 设计 滤 波器 电路 。 隔 离 隔 离 是 干 扰 线 路 （ 线） 围 存 在 干 扰 电磁 场 ， 其 他 线 路 馈 周 当 （ 线 ） 其 附近 时 ， 于 电磁 耦 合 而 形 成 干 扰 。防止 这种 干扰 最 导 在 由 简单 而有效的方法是将干扰线路 与其它线路隔离开来 ， 以切 断 或削 弱 它们 之 间 的 电磁 耦 合 。隔 离 的原 则 和 方 法是 ： （ ） 扰 线 路 和 其 他 线 路 尽 可 能 不 要 平 行 排 列 ， 必 须 平 干 如 行 ， 线 间 距 与 导 线 直 径 之 比应 不 小 于 （ ）在 可 导 ， 能 情 况 下 导 线 间 距 应 尽 量 大 些 ，并 且 平 行 部 分 的 长 度 越 小 越 好： （ ）敏 感 线 路 与 一 般 线 路 如 平 行 排 列 ，其 间 距 应 大 于 （ 电源 馈 线 与 信 号 线应 予 隔 离 ， ） 当他 们 平 行 排 列 时 ， 间 其 距 应 大 于 ： （ 高 频 导 线 是 对 其 他 线 路 干 扰 最 大 的 线 路 ， 般 都 要 屏 ） 一 蔽： （ 有些脉 冲线路 的脉冲功率 较大 ， ） 对其他 线路 构成严 重 干扰 ， 按 干 扰 线 路 对 待 。至于 电平 较 低 ， 率 很 低 的 数 字 电路 应 功 可 按 一 般 线 路 处理 ， 则 上 按 敏 感 电 路 对 待 ， 可 根 据 具 体 情 原 也 况 处理 。 接 地 电磁 兼容 技术 的设 计方 法 影 响微 机 系统 电磁 兼 容 性 的 因素 见 下 式 ： ） （） （） （） （） 式 中 ：（） 干 扰 对 系统 （ （） 或设 备） 的影 响 ； （） 干扰 的 强 弱 ； （） （） ） 干 扰 传 输 的耦 合 函 数 ： 受 干 扰 系 统 （ ） （） 或设 备 ） 抗 干 扰 能 力 ， 敏 感 的 即 度 阀值 。 显 然 ， 响 系 统 （ 设 备 ） 干 扰 严 重 程 度 的 因素 有 个 方 影 或 受 面 ， 们 都 是 频 率 的 函 数 。 该 数 学 模 型 提 示 了 提 高 抗 干 扰 能 力 他 接 地 是 指 在 系 统 的 某 个 选 定 点 与 某 个 接 地 面 之 间 建 立 导 电 的 低 电 阻 的 通 路 ，把 系统 中 电子 元 件 的零 电位 互 相 连 接 起 来 ， 把 它们 同 时 与 某 个 等 价 于 “ ” 参 考 点连 起 来 。 具 体 方 再 地 的 法 可 以 将 理 想 的接 地 体 作 为 一 个 零 电位 、 零 电阻 的物 理 实体 ， 作 为 与 各 有 关 电路 中信 号 电平 的 参 考 点 ， 何 不 需 要 的 电流 通 任 过 它 都 不 产 生 电压 降 ， 这种 理 想 的 接 地 体 实 际 上 是 近似 的 ， 在 设 备 上 接 地 是 为 了 使 设 备 本 身 所 流 过 的干 扰 电流 经 过 接 地 线 流 入 大 地 ， 少 干 扰 源 所 传 播 和 发 布 的 能 量 。 接 地 的主 要 目的 减 是防止 电磁干扰 ， 除公共 电路 阻抗 的耦合 ， 是为 了保 障人 消 也 身 和 设 备 的 安 全 。基 本 接 地 技 术 有浮 地 、 点 接地 、 点 接 地和 单 多 混 合 接 地 种 。 广东科 技 总第 期 维普资讯 专栏 力 设 电 建 （ ） 地 常 用 于 电 路 或 设 备 工 作状 态 不 能 与 公 共 地 或 大地 浮 相 连接 ， 的原 理 近 似 于 起 到 隔 离 变压 器 的作 用 ； 它 （ ） 点 接地是所 有需要接地 的引线全部接到 一个点 ， 单 再 由这 个点 直 接 与 地相 连 接 。 一般 用 于 抑 制 频 率 在 以 下 的 干 扰信 号 ： （ ） 点 接 地 是 指 系 统 或 设 备 中 所 需 接 地 的 引 线 直 接 接 到 多 离它们最近 的地上。一般 用于 抑制频率在 以上的干扰 信号 ： （ ） 合 接 地 是 在 复 杂 情 况 下 ， 备 或 单 元 电 路 的 接 地 难 混 设 以通 过 一 个 简 单 的 接 地 形 式 来 解 决 而 采 取 的 混 合 形 式 ， 于 干 用 扰信号频率在 的情况 。 利 用 接地 的 方式 可 以减 少或 衰 减 干 扰 源 的 能 量 ， 应 注 意 但 以下几点： 接地线尽量短 ； 接地线 阻抗 要尽可能小 ； 应采 用金属材料相 同的导线作为接地线 ； 接地线 的接地 点应有 良 好的导 电性能 ； 接地线的连接点要有足够的机械 强度 。 屏 蔽 屏蔽就是用导 电或导磁 材料制成的盒、 、 、 壳 屏 板等将 电磁 能 限 制 在 一定 空 间范 围 内 ， 场 的 能 量 从 屏 蔽 体 的 一 面 传 到 另 使 面 时 ， 到 很 大衰 减 而 防 止 电磁 干扰 的措 施 。有 电屏 蔽 、 屏 受 磁 蔽 和 电磁 屏 蔽 种 方 法 。 电 力 系 统 自动 化 设 备 的 电磁 兼 容 技 术 也 是 基 于 上 面 的理 论， 对不 同功 能 、 同 安 装 地 点 、 同结 构 的设 备 应 分别 有侧 重 不 不 点 的 采 取 不 同 的 电磁 兼容 技术 措 施 。 一 是 直 接 出厂 裸 芯 片 。电路 制 作 时 利 用焊 接 技 术 把 裸 芯 片粘 贴 到 印制 电路板 表 面 ， 种 电路 不 仅 体 积 小 ， 且 电磁 兼 容 的 性 能 这 而 大 为提 高 ： （ 软件 技 术 方 法 。 当 外 界 干 扰 窜 入 并破 坏 了程 序 的正 常 ） 运 行 时 ， 会 产 生 程 序 “ 飞 ” 程序 走 ， 就 跑 ， 中断 不 响 应 和 芯 片 内信 息 发生 变化 ， 而 产 生 误 动 作 等 。 通 常 可 以通 过 如 下 几 种 方法 从 实现 软 件 抗 干 扰 ： 加 入 空 指 令 ， 的是 使 微机 的指 令 地 址 纳 入 目 正 规 ， 便 执 行 下 面 的指 令 ； 收 留 井 法 ， 以 即在 空 指 令 后 再 增 加 处理 “ 飞 ” 跑 的程 序 ； 定 时 监 视 主 程 序 ； 由主 程 序 监 视 中 断 运 行 情 况 ； 采 取 容 错 技 术 ， 时 间 冗 余 或 信 息 冗 余 方 法 进 行 用 抗 干扰 和 提高 可 靠 性 。 由 于 电 力 系统 自动 化 设 备 运 行 的 电磁 环 境 十 分 恶 劣 ， 因 此， 必须对其安装运行环境采取相应 的抗干扰措 施。目前 ， 工程 上采取的方法如下： 良好导磁材 料机 箱的选 用及合理设计（ 机 箱 的 尺 寸 大 小 ， 插 件 的 合理 布 置 ， 线 端子 的 引 出方 式 等 ） 接 接 ； 设备安装环境应采取的措施（ 主控 室 应 采取 屏 蔽 、 地 等 措 施 ） 接 ： 设备运行和管理人 员必要 的电磁兼容知识 的培训 ； 其他措 施。 电磁 兼容 的试验 方 法 检 验 电磁 兼 容 措 施 实 施 的 效 果 要 通 过 一 些 必要 的试 验 ， 常 用 的 电磁 兼容 试 验 有 ： 波 试 验 、 谐 波 试 验 、 号 系统 干扰 试 谐 间 信 验 、 尼 振 荡试 验 、 速 瞬 变试 验 、 电放 电试 验 等 。 阻 快 静 电磁兼 容技 术在 电力 系统 自动化 设备 中的应 用 电力 系 统 自动 化 设 备 是 由微 机 系统 （ 单 片机 系 统 ） 或 ， 转 换 电路 、 转 换 电路 、 电源 回 路 、 围 驱 动 电路 、 围 电路 、 外 外 通 讯 电路 等 构成 的一 个 系 统 或 者 一 个 网络 。在研 究 电 力 系统 自 动 化 设 备 电磁 兼 容 问题 的 同时 ， 要对 其 各 个 构成 电路 或 系统 也 的 电磁 兼 容 性 加 以重 点 研 究 。 目前 ， 国 电力 系统 自动 化 设 备 我 电磁 兼 容 技 术 主 要 有 以下 几 种 ： 电力 系统 自动化设 备 电磁 兼 容 问题 的新 动 向 微 机 系 统 是 电 力 系统 自动 化 设 备 的核 心部 分。 随 着 计 算 机 技 术 的高 速 发展 ， 电力 系 统 自动 化设 备 必 将 向 着 高 速 度 、 灵敏 度 、 型 化 、 功 能 、 系统 的 方 向发 展 ， 就 高 小 多 大 这 使 电 力 系统 自动 化 设 备 电磁 兼 容 问 题 有 了一 定 的 新 内容 。 例 如 ， 速 度 带来 宽 带 噪 声 ， 灵 敏 度 使 原 可 略 去 的 弱小 干 扰 信 高 高 号 不 可 忽 略 ， 型 化 增 加 了 内部 的 耦 合 干 扰 ， 系统 使 干 扰 源 小 大 增 多 ， 扰 问 题 更 为 恶 化 。 预 计 今 后 的 电磁 兼 容 性 将 涉 及 如 下 干 问题 ： （） 频率设计 技术。频 率设计技术要解决 的是频率兼容 的 问题 ， 是 微 机 系 统 设 计 中 的 比较 复 杂 的 技 术 之 一 。 微 机 系统 也 要 能 使 用 统 一频 率 元 ， 证 频 率 特 性 的要 求 。 频 率 设 计 包 括 电 保 平（ 幅度 边 沿 和 频 率 ） 实 、 高 工 作 频 率 设 计 以 及 降 频 和 谐 波 核 最 分 离 （ 频 信 号 的 频 率 不 与 高频 信 号 成 整倍 数 ， 别 是 转 低 特 换 的 速率 ） 术 ； 技 （ ） 地 技 术 。接 地 技 术 包括 两 个 方面 ， 方面 是 电源 内阻 接 一 分析 技 术 ， 方面 是 接 地 点 和 地 线 设计 技术 。 电 源 内 阻 的 分 另 析 实 际 上 就 是对 电源 最 大 瞬 时 功 率 的 分析 。接地 点和 地 线 分析 设计 的原 则 是 做 到 频 率 隔 离 、 率 隔 离 。 频 率 隔离 是 指 高 低 频 功 系统 分 开 ， 率 隔 离 是 指 弱功 率 和 大功 率 分 开 ； 功 （） 电源 技 术 。电源 技 术 一 方 面 包 括 了 电 源特 性 的设 计 ， 例 如 电 源要 保 证 有 适 当 的容 性 电流 吸 收 能 力和 一 定 的功 率 裕 度 ， 另一方面还包括 系统 电源性质 的选择 ， 如使用 电池还是使用整 流 电源 ， 有 电源 的 种 类 ， 所 电源 之 间是 否 需 要 交换 ， 中供 电还 集 是 分布 式 供 电等 ； （ 布 线 技术 。要 降低 各管 脚 和 连 线 之 间 的 相 互 影响 ， ） 必须 对 分 布 参 数 加 以 限 制 。 分布 参 数 主 要 由 系统 的 布 线 所 决 定 ， 因 此 ， 线 是 系统 或 设 备 电磁 兼 容 技 术 的 关键 ， 是 系 统 或 设 备 布 也 电磁 兼 容 技 术 设计 的 基 本体 现 。 布 线 技 术 包 括 环 绕 布 线 、 径 线 选择、 分层 处 理 等 ； （ ） 频 控 制 技术 。对输 出 的高 频 信 号 ， 保 证 系统 正 常 工 降 在 作 的 情 况 下尽 量 降 低 频 率 ， 某 些 输 出信 号 采 取 平 滑 措 施 （ 如 对 例 驱 动 电路 中 加 入 适 当 的 电阻 和 电容 ） 对 功 率 较 大 的 输 出 。 信 号 （ 括低 频 阶 跃 信 号 ， 输 出等 ） 其 要 考 虑 降 频 处 包 如 尤 理 ： （） 集成电路元件的封装材料含有微量的天然放射性 同位 素钍 和 铀 ， 们 的原 子 裂 变 将 产 生 射 线 ， 存 储 器 误 动 作 。 它 使 因 此 ， 从 元 器 件 的 制 造 技 术 和 系统 的制 造 两 个 方面 考 虑 电磁 要 兼容 的设 计 问题 ； （ ） 字 逻 辑 电 路 与 软 件 技 术 的 微 妙 结 合 ， 成 为 抑 制 干 数 正 扰 的 有 力武 器 。 件 的 应 用将 占越 来 越 大 的 比重 。 如 ， 用错 软 例 利 误纠正码的软件手段检查并纠正错误 ， 是去掉进入 系统后 的干 扰 的 危害 或切 断 干 扰 的有 力 手段 ； （ 在 抗 静 电 干 扰 措 施 中 ， “ 布 式 的 静 电保 护涂 覆