電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)干擾問題研究

葉景

摘 要：電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的使用目的是持續(xù)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地提供電網(wǎng)的實(shí)時(shí)信息，準(zhǔn)確的對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。由于電網(wǎng)所處環(huán)境復(fù)雜、特殊，受到廠、站端干擾問題明顯，電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)在強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾的環(huán)境下工作，必須考慮到電氣控制的電磁兼容性（EMC）等設(shè)計(jì)問題，因此，在電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)上尤其要對(duì)安裝、連接、屏蔽及接地要特別注意防干擾的問題.確保自動(dòng)化系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行，必須消除或減小各種干擾對(duì)系統(tǒng)的影響。這對(duì)電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的健康發(fā)展有著重要意義。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng) 干擾 問題研究

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（a）-0023-01

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力工業(yè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日漸龐大，復(fù)雜。電網(wǎng)自動(dòng)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)（RTU）及控制設(shè)備組成，由于電力自動(dòng)化系統(tǒng)屬于高度集成化的弱電設(shè)備，因?yàn)橄到y(tǒng)絕緣性不好，對(duì)外界的干擾相當(dāng)敏感，對(duì)雷電等強(qiáng)電磁脈沖和過電壓的耐受能力低，外界的干擾會(huì)造成系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息的采集、處理、和傳輸存在誤差，進(jìn)而影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。所以要采取有效的解決措施，加強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)抗干擾的防護(hù)，減小由于外界因素對(duì)系統(tǒng)的干擾，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的抗干擾能力。

1 干擾的形成因素

干擾因素主要來自雷電的干擾、電網(wǎng)的干擾和電氣設(shè)備干擾。由于天氣原因，雷電與系統(tǒng)相連的瞬態(tài)場(chǎng)在雷擊后引起強(qiáng)烈的電磁干擾，并通過瞬態(tài)場(chǎng)影響到周圍，從而使系統(tǒng)受到干擾。雷電的強(qiáng)電脈沖可以通過電線入侵系統(tǒng)，而且雷電強(qiáng)脈沖電磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生過電壓嚴(yán)重干擾系統(tǒng)，甚至可以毀壞系統(tǒng)設(shè)備。在電網(wǎng)內(nèi)部，突然發(fā)生的輸電線路事故、運(yùn)行狀態(tài)的突然變化、大功率設(shè)備、電機(jī)的啟動(dòng)。配電線路相接的負(fù)載發(fā)生變化等現(xiàn)象，都會(huì)造成電壓的瞬間改變。這些干擾會(huì)造成系統(tǒng)電路混亂，破壞計(jì)算機(jī)程序，最終導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。電壓電流變化過大的的電氣設(shè)備、變化的電壓、電流通過耦合現(xiàn)象也可以干擾系統(tǒng)。

2 電氣控制電磁兼容性的設(shè)計(jì)

要使電氣設(shè)備具有良好的電磁兼容性，以此來減少對(duì)電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的影響，就需要專門考慮與EMC設(shè)計(jì)相關(guān)的的內(nèi)容。電磁兼容技術(shù)包含以下幾個(gè)方面：地線設(shè)計(jì)、線路板設(shè)計(jì)（PCB）、濾波設(shè)計(jì)、屏蔽與搭接設(shè)計(jì)。電磁干擾的問題多數(shù)是地線產(chǎn)生的，一個(gè)電路的基準(zhǔn)電位就是地線電位，地線電位如果設(shè)計(jì)不合理，地線電位就會(huì)不穩(wěn)。從而導(dǎo)致電路故障，確保地線電位的穩(wěn)定進(jìn)而消除干擾現(xiàn)象。線路板設(shè)計(jì)是整個(gè)電磁兼容設(shè)計(jì)的核心問題，線路板設(shè)計(jì)一定要做到減小線路板上電路之間的互相影響，減小電路上產(chǎn)生的電磁輻射和降低外界干擾的敏感性。濾波設(shè)計(jì)是解決電磁干擾的關(guān)鍵所在，設(shè)備中的導(dǎo)線接收和輻射天線，設(shè)備所產(chǎn)生的輻射發(fā)射也是通過導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)的，而外界的干擾因素也是被導(dǎo)線所接收的，濾波就是要消除傳入導(dǎo)線的干擾信號(hào)，進(jìn)而減小對(duì)系統(tǒng)的干擾。對(duì)大部分設(shè)備而言，屏蔽是不可缺少的。

3 電氣控制干擾防護(hù)措施

3.1 減少電路的電容、電感和共阻抗耦合

系統(tǒng)控制信號(hào)線一定要采用垂直或輻射狀布線，使其遠(yuǎn)離動(dòng)力線、高壓線，遠(yuǎn)離能產(chǎn)生高電位和大量電流的接地點(diǎn)。弱電信號(hào)線則不能與操作傳輸線和脈沖功率線同走一根電纜，不同電平信號(hào)線應(yīng)該使用不同電纜分層布置。盡可能的使一對(duì)信號(hào)線同走一根纜，使磁場(chǎng)干擾信號(hào)相互抵消。采用高質(zhì)量的穩(wěn)壓電源和配用專用電源導(dǎo)線，使電源內(nèi)阻和導(dǎo)線電阻小，共阻抗小，系統(tǒng)不要其他設(shè)備公用電源線，而且電源線要保證足夠粗，而且要短，系統(tǒng)的接地線要用短而粗的銅線，可靠地連接減小接地線的抗阻。因?yàn)榭刂菩盘?hào)線呈垂直或輻射狀布線，分別配電避免鏈形布線。增加基準(zhǔn)線和電源線的截面積，提高裝置的絕緣性，避免因?yàn)槁╇姸斐刹槐匾母蓴_。

3.2 設(shè)置濾波、整形、延時(shí)電路、避開干擾

想要抑制中波段高頻干擾可以對(duì)交流電源進(jìn)線安裝濾波器，減少電源波形失真的干擾，可以有效地過濾掉高頻和低頻對(duì)電氣控制的干擾，信號(hào)線可以采用濾波電路既做到防止高頻低頻干擾信號(hào)的入侵，有效的減少了過電壓和觸電抖動(dòng)造成的干擾，避開低幅影響可以采用高噪聲熔纖電路提高電路的電壓，對(duì)于一些短時(shí)間的脈沖干擾可以采用延時(shí)元件或積分門限元件減小對(duì)系統(tǒng)的干擾。

3.3 采用隔離措施、屏蔽措施

為防止干擾，可以采用點(diǎn)隔離裝置傳遞開關(guān)信號(hào)，將產(chǎn)生電磁干擾設(shè)備的金屬外殼接地，讓其成為低等電位的屏蔽體，加裝屏蔽層在電源變壓器，電壓、電流互感器、沖擊繼電器的一二次繞組上，進(jìn)一步抑制電網(wǎng)的工頻對(duì)系統(tǒng)的干擾。信號(hào)和控制線路分別設(shè)立屏蔽電纜和脈沖功率屏蔽電纜。使用變壓器隔離可以有效的減少對(duì)系統(tǒng)的干擾。使用不間斷電源系統(tǒng)（UPS），可以有效地防止電源中斷、電源電壓波動(dòng)還可以減少噪聲對(duì)其的影響。應(yīng)根據(jù)電磁干擾頻率來選擇合適的屏蔽體的壁厚、幾何尺寸、以及導(dǎo)電率和導(dǎo)磁率，還要注意屏蔽提必須有效的接地。

3.4 正確選擇接地、接零與“浮空”

將電網(wǎng)零線和各種電氣設(shè)備外殼通過低阻導(dǎo)線（<5Ω）接地，是著眼于安全的保安地線，一般無電流流過。系統(tǒng)內(nèi)部輸入、輸出信號(hào)是公共零線是信號(hào)“地線”它是電路中靜態(tài)電流的通道又是引起內(nèi)部干擾的重要部分。保安地線與系統(tǒng)信號(hào)地線應(yīng)分別設(shè)置，電子裝置中信號(hào)地線、信號(hào)源地線、和負(fù)載地線應(yīng)該分別裝置，負(fù)載地線與信號(hào)地線要在帶起上絕緣起到隔離傳輸信號(hào)的作用。如果需要集中地線在電位上需要連通時(shí)，那么盡可能的選擇合適的位置接地，以防止電位差的干擾。對(duì)于弱電回路、邏輯回路等電子電路抗干擾能力又弱，就可以采用浮空的方式，使零線與地絕緣，可以有效的阻斷電位差的干擾電流，從而減少共模干擾。等電位接地可以有效的防止設(shè)備間電位差造成事故，進(jìn)一步提高設(shè)備的防雷率。選擇正確的接地。接“零”和“浮空可以有效的減少系統(tǒng)的抗干擾性。

4 結(jié)語

想要科學(xué)合理的管理好電網(wǎng)，就離不開一套既穩(wěn)定又可靠地電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，深入分析電網(wǎng)自動(dòng)化的干擾問題，進(jìn)而制定出完善的系統(tǒng)抗干擾措施，使電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)可以穩(wěn)定的運(yùn)行，所以就要高度重視在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過程中，電氣設(shè)備的電磁兼性的設(shè)計(jì)，從而減少對(duì)系統(tǒng)的干擾，但從一個(gè)方面采取抗干擾措施很難達(dá)到預(yù)期效果，要根據(jù)實(shí)際情況綜合運(yùn)用來減小系統(tǒng)的干擾因素。

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