淺析如何提高電力系統(tǒng)抗干擾能力

安忠軍，安文麗

（山西省平遙供電支公司，山西 平遙 031100）

淺析如何提高電力系統(tǒng)抗干擾能力

安忠軍，安文麗

（山西省平遙供電支公司，山西 平遙 031100）

文章為抑制干擾，盡量減少或消除干擾對(duì)電力系統(tǒng)的影響，從硬件抗干擾、軟件抗干擾兩方面詳盡闡述可行性辦法。

提高；抗干擾；能力

近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，各種微處理器、單片機(jī)在智能化儀器、儀表等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，有效地提高了生產(chǎn)效率，提高了控制效果與經(jīng)濟(jì)效益。但是，工業(yè)生產(chǎn)的工作環(huán)境往往是比較惡劣和復(fù)雜的，其應(yīng)用的可靠性、安全性就成為一個(gè)非常突出的問題。許多應(yīng)用系統(tǒng)在進(jìn)行仿真調(diào)試和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)聯(lián)機(jī)試運(yùn)行時(shí)都是成功的，然而一進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)使用，系統(tǒng)則會(huì)產(chǎn)生預(yù)料之外的誤動(dòng)作或誤顯示，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)失靈，甚至造成巨大的損失，電力設(shè)備尤其如此。

要提高系統(tǒng)的抗干擾能力，就要求弄清干擾的來(lái)源。主要搞清楚是什么干擾，才能對(duì)癥下藥，在設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的措施，提高系統(tǒng)的可靠性。就電力設(shè)備來(lái)說(shuō)，干擾主要來(lái)自以下幾個(gè)方面：

（1）靜電干擾：它是電場(chǎng)通過(guò)電容耦合途徑竄入其他電路的，包括電路周圍物件上積聚的電荷直接對(duì)電路的泄放，大載電流導(dǎo)體產(chǎn)生的電場(chǎng)通過(guò)寄生電容對(duì)受擾裝置產(chǎn)生的耦合干擾，兩導(dǎo)線之間會(huì)構(gòu)成電容，印刷線路板上各印刷電線之間、變壓器線匝之間和繞組之間也能構(gòu)成電容。

（2）磁場(chǎng)干擾：空間磁場(chǎng)通過(guò)對(duì)裝置的互感耦合形成磁場(chǎng)耦合干擾。載流導(dǎo)體如動(dòng)力線、電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、電源變壓器和繼電器等都會(huì)在周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，而交變磁場(chǎng)則對(duì)其周圍閉合電路產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。

（3）漏電耦合干擾：絕緣電阻降低而由漏電流引起的干擾。在環(huán)境比較惡劣（如潮濕等）或元器件性能退化、器件老化的情況下易發(fā)生。

（4）共阻抗感應(yīng)干擾：電路各部分公共導(dǎo)線阻抗、電源內(nèi)阻抗壓降和地阻抗相互耦合形成的干擾。這是普遍存在的一種干擾。如通過(guò)匯流條將電源引入，又將返回信號(hào)引入地線。當(dāng)模擬地與數(shù)字地接在一起時(shí)，數(shù)字信號(hào)就會(huì)耦合到模擬信號(hào)中去。

（5）電磁輻射干擾：各種大功率高頻、中頻發(fā)生裝置、各種電火花以及電臺(tái)電視臺(tái)等工作時(shí)，將產(chǎn)生高頻電磁波，向空間輻射，影響其他設(shè)備，從而形成電磁輻射干擾。

（6）因控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元器件選擇、安裝、PCB布線、制造工藝和外部環(huán)境條件等。

所以在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要針對(duì)以上6個(gè)方面采取抗干擾措施，提高抗干擾能力。

干擾的傳播途徑有兩種：①傳導(dǎo)方式，干擾信號(hào)通過(guò)各種線路傳入；②輻射方式，干擾信號(hào)通過(guò)空間感應(yīng)傳入。這兩種傳播途徑形成的現(xiàn)場(chǎng)干擾，對(duì)電子電力系統(tǒng)的影響可分為兩類：一類是干擾模擬量輸入通道，影響模擬量采樣值；另一類是干擾程序，使軟件出錯(cuò)，造成“假停機(jī)”或運(yùn)算、邏輯功能不正常現(xiàn)象。為抑制干擾，必須采取適當(dāng)預(yù)防措施，盡量減少或消除它對(duì)系統(tǒng)的影響。

1 硬件抗干擾

就電力系統(tǒng)的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)說(shuō)，主要針對(duì)以下五個(gè)方面采取抗干擾措施，提高抗干擾能力。

（1）對(duì)于空間輻射干擾的抑制采用的方法是屏蔽。用銅或鋁等導(dǎo)電性能良好的金屬材料制作的封閉金屬盒可以阻斷電場(chǎng)干擾途經(jīng)且有靜電屏蔽功能，這種屏蔽盒接地后還可阻斷磁場(chǎng)干擾途經(jīng)，兼有電磁屏蔽功能。

（2）在輸入和輸出通道上采用光電耦合器來(lái)進(jìn)行信息傳輸。光電耦合器能有效地抑制干擾信號(hào)。

（3）用電流傳遞遠(yuǎn)距離模擬信號(hào)。遠(yuǎn)距離傳送模擬量電壓信號(hào)時(shí)，很容易引入干擾，而電流傳送的抗干擾性要好的多。

（4）電氣設(shè)備供電線路是干擾的主要來(lái)源，為此采用隔離變壓器接入電網(wǎng)，可以防止電網(wǎng)的干擾侵入測(cè)控系統(tǒng)。隔離變壓器與普通變壓器的不同之處在于它在初級(jí)和次級(jí)之間加了一層屏蔽層，并將它和鐵芯一起接地。系統(tǒng)所有信號(hào)線與高壓電器分開走線，進(jìn)一步降低來(lái)自電源的干擾。

（5）PCB板設(shè)計(jì)和制作中的可靠性措施。印制電路板要合理分區(qū)，單片機(jī)系統(tǒng)分為三區(qū)，即模擬電路區(qū)（怕干擾），數(shù)字電路區(qū)（既怕干擾、又產(chǎn)生干擾），功率驅(qū)動(dòng)區(qū)（干擾源）。印刷板按單點(diǎn)接電源、單點(diǎn)接地原則供電。三個(gè)區(qū)域的電源線、地線由該點(diǎn)分三路引出。噪聲元件與非噪聲元件要離得遠(yuǎn)一些。

使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率的時(shí)鐘，時(shí)鐘發(fā)生器盡量靠近用到該時(shí)鐘的器件，選用外時(shí)鐘頻率低的微處理器可以有效降低噪聲和提高系統(tǒng)的抗干擾能力。石英晶體振蕩器外殼接地，時(shí)鐘線盡量短。

單片機(jī)電路的電源都要加一個(gè)電容，這個(gè)電容有兩個(gè)作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，提供和吸收該集成電路開門、關(guān)門的充放電能量；另一方面旁濾掉該器件的直流干擾。在電源一進(jìn)入電路板的地方加一個(gè)去耦電容。

從高噪聲區(qū)來(lái)的信號(hào)要加濾波，繼電器線圈處要加放電二極管，可以用串一個(gè)電阻的辦法來(lái)軟化 I/O線的跳變沿或提供一定的阻尼。I/O驅(qū)動(dòng)器件、功率放大器件盡量靠近印刷板的邊，靠近引出接插件。

2 軟件抗干擾

在現(xiàn)場(chǎng)使軟件出錯(cuò)的主要是電壓拉偏、電頻率偏離、強(qiáng)電器設(shè)備的啟動(dòng)、空間電磁場(chǎng)的感應(yīng)等。對(duì)于這些干擾，雖然在硬件抗干擾措施中作了各種努力，但是其中某些干擾還是能影響到軟件的運(yùn)行，造成產(chǎn)品功能的異常或喪失。由此看來(lái)，軟件抗干擾措施顯得特別重要。軟件出錯(cuò)的表現(xiàn)形式有：程序死循環(huán)、時(shí)鐘停止、指令執(zhí)行錯(cuò)誤、程序復(fù)位、參數(shù)被改變及程序飛掉等。軟件抗干擾措施主要有以下幾種：

2.1 用軟件消除采樣數(shù)據(jù)中的零電平漂移

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，應(yīng)用了大量的電子元器件，這些元器件大多數(shù)對(duì)溫度比較敏感，其工作特性會(huì)隨溫度變化而變化。這些變化反映在輸出上，就是使零電平隨溫度變化而有緩慢的漂移。這種零電平漂移必定會(huì)疊加到采集的數(shù)據(jù)上，導(dǎo)致采樣誤差的增加。

為了消除由于零電平漂移導(dǎo)致的誤差，提高數(shù)據(jù)采集的精度，可采用下面的方法：每隔一段時(shí)間，將傳感器置于零輸入下，分別掃描各模擬輸入通道的零輸入信號(hào)值，并將它們存入相應(yīng)的單元。在數(shù)據(jù)采集程序中，每讀入一批數(shù)據(jù)，都要先經(jīng)過(guò)“清零點(diǎn)過(guò)程程序”處理，即將采集到的數(shù)據(jù)與零電平相減，得到的就是零電平漂移影響很小的數(shù)據(jù)，基本上消除了零電平漂移分量。

2.2 軟件濾波

軟件濾波，又稱“數(shù)字濾波”，就是通過(guò)特定的計(jì)算算法處理，減少干擾信號(hào)在有用信號(hào)中所占的比例，它實(shí)質(zhì)上是一種程序?yàn)V波。

How does the Brief Analysis Enhance Electrical Power System Antijamm ing Ability

An Zhongjun，An Wenli

The article is the barrage jamm ing, reduces or the interference elim ination as far as possible to electrical power system’s influence,from the hardware antijamm ing, the software antijamm ing two aspects elaborates the feasible means exhaustively.

enhances; antijamm ing; ability

TM 73

A

1000－8136（2010）36－0021－02