工廠供配電系統(tǒng)自動化抗干擾技術(shù)研究

葛廷友 于軍

【摘 要】電能在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，是因為電能容易由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，也容易通過某些介質(zhì)轉(zhuǎn)換為其他形式的能量。并且，在龐大的工業(yè)生產(chǎn)體系中，電能的輸送方式簡單便捷，且經(jīng)濟(jì)實惠。然而，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，工廠的供配電系統(tǒng)自動化容易受到外界的干擾，對工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生極大的影響，本文為解決工業(yè)生產(chǎn)這一現(xiàn)象，對工廠供配電系統(tǒng)自動化抗干擾技術(shù)進(jìn)行研究分析。

【關(guān)鍵詞】工廠供配電 系統(tǒng)自動化 抗干擾技術(shù)

供配電系統(tǒng)是供電系統(tǒng)與配電系統(tǒng)的集合，是利用新型科技產(chǎn)品，如網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)等，對用戶供配電數(shù)據(jù)進(jìn)行信息集成與處理，組成一個有組織的供配電網(wǎng)絡(luò)，并能自主對工業(yè)生產(chǎn)用電進(jìn)行監(jiān)測、保護(hù)與控制。然而，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模龐大，供配電系統(tǒng)容易受到電磁干擾信號的干擾，供配電系統(tǒng)的各個組成結(jié)構(gòu)，比如開關(guān)設(shè)備、工廠生產(chǎn)設(shè)備的控制系統(tǒng)與檢測系統(tǒng)的可靠性與安全性容易被干擾信號侵害，工廠的正常生產(chǎn)將受到影響。

1 工廠供配電系統(tǒng)自動化的干擾因素

眾所周知，形成干擾必須具備三個要素，第一，干擾源；第二，傳播途徑；第三，接受載體。干擾源在工業(yè)生產(chǎn)中，是產(chǎn)生干擾信號的機(jī)械設(shè)備，比如變壓器、繼電器、電機(jī)等。機(jī)械設(shè)備在運轉(zhuǎn)的過程中，產(chǎn)生空中電磁信號。同時，自然條件如雷電等，也能作為干擾源產(chǎn)生干擾信號。傳播途徑主要用于干擾信號的傳輸。傳播途徑根據(jù)傳輸方式的不同，分為輻射傳播與導(dǎo)線傳播兩種方式。輻射傳播是電磁干擾信號在空中直線型傳播，且此種電磁干擾信號具有極強(qiáng)的穿透性；而所謂的導(dǎo)線傳播，則是電磁干擾信號通過供配電系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備連接的線路進(jìn)行傳輸。接收載體是對電磁干擾信號進(jìn)行接收，也叫耦合。根據(jù)傳播途徑的不同，耦合也有輻射耦合與傳導(dǎo)耦合兩種方式。

2 工廠供配電系統(tǒng)自動化抗干擾技術(shù)措施

工廠的供配電系統(tǒng)必須實現(xiàn)抗干擾自動化，使工業(yè)生產(chǎn)廠部實現(xiàn)“有人留守、無人值班”[1]的生產(chǎn)效果，提高工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量以及質(zhì)量。

2.1頻率和電壓干擾及其抗干擾技術(shù)

在工廠供配電系統(tǒng)中，頻率和電壓干擾形式是由電源的引入而產(chǎn)生的干擾源[2]。頻率干擾是工廠供配電系統(tǒng)，其設(shè)備的送電線路在接地屏蔽線回到故障點時，被50Hz工頻干擾，工頻被干擾后產(chǎn)生一定的電位差，才電位差對工廠變電站的計算機(jī)系統(tǒng)與繼電保護(hù)系統(tǒng)造成侵害。電壓干擾的產(chǎn)生，是由于自然界的雷電壓入侵供配電系統(tǒng)，使得供配電系統(tǒng)的電壓不穩(wěn)定而產(chǎn)生波動。

例如，某工業(yè)生產(chǎn)廠部，為保證其供配電系統(tǒng)的安全性與可靠性，對供配電系統(tǒng)的干擾源做出了詳細(xì)分析，如下圖1為N（s）干擾作用下典型結(jié)構(gòu)圖，圖2為此工廠供配電系統(tǒng)電源作為干擾源的干擾信號圖。

圖1：干擾作用下典型結(jié)構(gòu) 圖2：干擾信號圖

自動化抗干擾措施：通過對電源設(shè)備進(jìn)行變壓、整流、濾波處理，穩(wěn)定電源電壓，將公共阻抗以及公共電源之間的相互耦合現(xiàn)象降低，有利于電源設(shè)備散熱，保證電源供電的穩(wěn)定性。對于交流電來說，其抗干擾措施為，在交流電安裝過程中，采用導(dǎo)電狀況良好的粗導(dǎo)線；而對于直流電來說，其抗干擾措施為，直流輸出線采用雙絞線，同時扭絞的螺距要盡量小，雙絞線的長度要根據(jù)機(jī)械設(shè)備的安裝位置進(jìn)行控制；而雷電的入侵對電壓產(chǎn)生的干擾，其抗干擾措施為在變壓器進(jìn)線一側(cè)安裝避雷器與避雷針，通過避雷線連接，形成避雷網(wǎng)系統(tǒng)。

2.2導(dǎo)線干擾及其抗干擾技術(shù)

傳輸導(dǎo)線抗干擾技術(shù)[3]：工程供配電系統(tǒng)傳輸導(dǎo)線的抗干擾措施主要體現(xiàn)在線路的選擇上，包括了傳輸線路的選擇，監(jiān)測系統(tǒng)與主線路的選擇。傳輸線最好選擇同軸電纜及雙絞線。同軸電纜的外圓柱導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)線均是金屬銅材質(zhì)，且外圓柱導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)線均由絕緣材料包裹。由于導(dǎo)線在絕緣材質(zhì)的包裹下形成的傳輸介質(zhì)，以及雙絞線的環(huán)路設(shè)計，改變了導(dǎo)線之間電路磁感應(yīng)的方向，逆向電磁感應(yīng)相互抵消，電磁干擾被抑制。

2.3電磁場干擾及其抗干擾技術(shù)

電磁場抗干擾措施：將工廠的供配電系統(tǒng)設(shè)備之間屏蔽或者接地。接地可將各個設(shè)備之間的電流在經(jīng)過公共地線阻抗時產(chǎn)生的感應(yīng)電壓進(jìn)行發(fā)散，消除設(shè)備之間由于出現(xiàn)電位差而造成電磁場的相互干擾，是供配電設(shè)備各自正常的、獨立的運行，而不產(chǎn)生環(huán)路。接地時抗電磁干擾的重要方法，屏蔽是抗電磁干擾的重要手段，兩者聯(lián)合起來可以有效的消除供電設(shè)備之間的電磁干擾。其次，現(xiàn)代工廠車間的電氣控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)為PLC、單片機(jī)、變頻器、接觸器等。電氣控制元件之間相互組合使用，也是抗電磁干擾的有效方法。比如，PLC與接觸器、變頻器的組合應(yīng)用，單片機(jī)與變頻器的組合應(yīng)用。

3 結(jié)語

工業(yè)生產(chǎn)是一個龐大的組織體系，機(jī)械設(shè)備多、電流電壓使用頻率高、生產(chǎn)時間長。這些特點導(dǎo)致工廠供配電系統(tǒng)的過度運轉(zhuǎn)，以及各設(shè)備之間電流、電壓相互影響而產(chǎn)生電磁干擾，不僅影響了供配電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，還能對供配電系統(tǒng)造成損害，進(jìn)而影響工業(yè)生產(chǎn)的效率以及質(zhì)量。工廠供配電系統(tǒng)自動化抗干擾技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中極其重要，是達(dá)到工廠“有人留守、無人值班”的有效手段，實現(xiàn)工廠經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘鵬飛，王旭，唐宏丹.無人值班變電所的搖視技術(shù)[J].東北電力計劃書，2007，（03）：54-55.

[2]王金全，黃彬業(yè)，王利明 等.工業(yè)計算機(jī)系統(tǒng)工程化應(yīng)用的抗干擾問題[J].中國電力，1996，（07）：12-13.

[3]文德建.供配電設(shè)備狀態(tài)維修管理認(rèn)識與實踐[J].化工之友，2007，（03）：86-87.

作者簡介：葛廷友，（1963-）男，大連瓦房店人，大連海洋大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院教授，學(xué)歷：博士研究生，研究方向：電力系統(tǒng)自動化；于軍（1974-）男，大連瓦房店人，大連海洋大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院講師，學(xué)歷：本科，研究方向：應(yīng)用電子方向。