電力系統中的PLC抗電磁干擾技術

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電力系統中的PLC抗電磁干擾技術

姜春雨

（寧夏電力石嘴山供電公司，寧夏石嘴山753000）

摘要：PLC被廣泛地應用于電力系統之中，在被廣泛應用的同時，受到多個方面的干擾。電磁干擾的來源主要包括兩個方面：其一是來自空間的輻射干擾，其二是信號線外部感應的干擾。PLC系統中的嚴重干擾可通過三個途徑來降低，首先是將干擾源切斷，其次是降低耦合，其三是使設備敏感度的閾值提升。

關鍵詞：電力系統；PLC；抗電磁干擾

1　電磁干擾概述

PLC被廣泛地應用于電力系統之中，在被廣泛應用的同時，受到多個方面的干擾。在實際的PLC現場中，一個普遍出現的問題是模擬與實際之間的誤差較大，系統失控，PLC受到的電磁干擾較為嚴重，實際上是因為電磁不夠兼容，因此在PLC中應考慮電磁兼容的問題。分析電磁受到干擾的原因，主要是源于干擾源、耦合路徑和敏感設備三個因素。其中，PLC系統中的干擾源包括所有受到外部影響的設備或環境，耦合路徑是指干擾信號進入系統的路徑，包括全部的接線及通電電纜等。而敏感設備則是指PLC系統之中的元器件、電路板等。干擾源的類型較多，在PLC的開發之中能夠通過相應的措施來控制干擾造成的影響。其一，可以通過減少干擾源，減少PLC本身的干擾信號。其二，可以通過切斷耦合路徑，對不同的干擾采取不同的處理方式。其三，可以通過對敏感設備進行保護，在提升PLC自身抗干擾設計的同時，也結合干擾類型實際來選擇屏蔽、接地、隔離或者濾波等方法來保護敏感設備。

2　電磁干擾的類型及影響

PLC控制系統主要被電流或電壓劇烈變化的部位所影響，電荷劇烈移動形成干擾源。電磁干擾的來源主要包括兩個方面：其一是來自空間的輻射干擾，其二是信號線外部感應的干擾。在實際的PLC現場中，一個普遍出現的問題是模擬與實際之間的誤差較大，系統失控，PLC受到的電磁干擾較為嚴重，實際上是因為電磁不夠兼容，因此在PLC中應考慮電磁兼容的問題。電磁兼容性是指Electromagnetic compatibility，是指電磁能正常運行不被干擾的能力，具體包括兩方面的內容：首先，設備的正常運行過程中受到電磁的干擾應控制在一定的限制之內。其次是設備對環境的干擾也具備抗擾度。干擾的類型不同，主要根據噪聲的產生原因、波形、性質或干擾模式的不同來進行劃分。根據噪聲產生的原因，包括放電、浪涌、高頻振蕩等噪聲類型。根據波形及性質，包括持續、偶發等類型的噪聲。根據干擾模式的區別，則包括共模和差模干擾的類型。其中，根據干擾模式的不同這種干擾分類方法較為普遍。所謂共模干擾是指信號和地之間的電位差，產生于電網串入、地電位差和由空間電磁輻射造成的共態（同方向）電壓迭加。共模電壓尤其是在采取性能差的配電器進行供電時，共模電壓會比130V更高。共模電壓在不對稱電路的作用下能夠轉變為差模電壓，對測控信號有所影響，元器件因此而受損。信號兩端的干擾電壓則為差模干擾，產生于空間電磁場信號之間的耦合感應和不平衡電路之間的共模干擾，差模干擾在信號上的疊加會使測量及控制精度受到影響。

3　電磁干擾的主要來源

PLC技術是發展于電接觸器控制和計算機基礎之上的技術，且其編程操作比較簡單，性能又較為可靠，因此在相關領域有著較為廣泛的應用。PLC設備主要應用于水電廠、火電廠及水利樞紐系統之中。電磁干擾的來源主要包括兩個方面：其一是來自空間的輻射干擾，即通過電力網絡、電氣設備的暫態過程、高頻感應加熱設備所產生的空間輻射電磁場。當PLC系統處于射頻場內，輻射干擾就會對其造成影響，影響的路徑主要來自直接和間接兩種，直接是指PLC內部輻射，電路感應造成干擾，間接是指PLC通信網絡的輻射，通信線路感應帶來干擾。PLC系統中的嚴重干擾可通過三個途徑來降低，首先是將干擾源切斷，其次是降低耦合，其三是使設備敏感度的閾值提升。結合實踐經驗，三個途徑往往共同使用，或按照首先其次與其三的順序來使用。電磁干擾的另一個來源是系統外引線的干擾，主要是因為對設備進行不合理地選擇或安裝，或現場不合理的施工，干擾主要是由于下述幾個原因造成：PLC供電電源、信號采集導線、不同性質或不規范接地、PLC相鄰設備的干擾等。電網供電是PLC系統的正常供電，覆蓋范圍十分廣泛的電網，也同時被來自眾多方面的干擾而影響。其中，電網內部的開關或操作變化會使PLC受到影響。PLC所使用的措施通常是將電源進行隔離，但是所收到才效果并不理想，絕對隔離基本不太可能。PLC傳輸之中，總有些有效信息之外的信號侵入，因此應對信號采集導線進行控制，控制方式其一是變送器供電電源或共用信號儀表的干擾。其二是信號線外部感應的干擾。干擾嚴重時設備元件會受到影響，邏輯數據產生錯誤，甚至造成系統死機。PLC控制系統有不同的接地方式，如系統地、屏蔽地、交流地等等，接地點不同會影響電位的分布，產生電位差，共模干擾由此產生，系統的正常運行受到影響。相鄰設備之間的干擾則是指PLC在實際的應用之中會與各類型的變頻器共同使用，工作狀態中變頻器的不同狀態會使其周圍有電磁干擾，PLC因此而受到較為嚴重的干擾。PLC也受到設備帶來的較大電流的影響。

由于PLC技術是發展于電接觸器控制和計算機基礎之上的技術，且其編程操作比較簡單，性能又較為可靠，因此在相關領域有著較為廣泛的應用。PLC設備主要應用于水電廠、火電廠及水利樞紐系統之中。本文通過介紹電力系統之中的PLC抗電磁干擾技術、PLC抗電磁干擾技術、電磁干擾的類型及影響、電磁干擾的主要來源以及設計之中應注意的事項等內容，深化了PLC技術的概念及應用。PLC技術較為強大，其中也有需要突破的重難點問題，對此應該為員工安排更多專業的培訓，讓員工掌握更好的知識，及時掌握，做到防患于未然。

An Investigation into PLC Anti-electromagnetic Interference Technology in Power System

JIANG Chun-yu

（Electric Power Supply Company Ningxia Electric Power，Shuizuishan，Ningxia 753000，China）

Abstract:PLC is widely applied in electric power system,at the same time，it is interfered by factors from various aspects. The source of electromagnetic interference includes spatial radiated interference and the interference induced in the exterior of signal line.Severe interference in PLC system can be reduced in three ways：the first way is to cut off interference source；the second one is to reduce coupling；the third one is to increase the threshold value of the sensitivity of the equipment.

Key words:power system；PLC；resistance to electromagnetic interference

作者簡介：姜春雨（1990-），男，寧夏賀蘭人，大學本科，主要研究方向：電氣工程與自動化。

收稿日期：2015-08-09

文章編號：2095-980X（2015）09-0028-02

文獻標識碼：A

中圖分類號：TM571.61