電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的電磁兼容技術(shù)

徐奕昕 李光宇

摘要：電磁兼容技術(shù)能夠有效解決電力系統(tǒng)設(shè)備運行過程中出現(xiàn)的干擾問題，并保證電力環(huán)境中各種電器設(shè)備的安全共存，同時其在自動化設(shè)備中的應(yīng)用能夠有效減少電磁對設(shè)備運行的干擾，從而提升自動化設(shè)備運行的準(zhǔn)確性，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。所以，在設(shè)計和安裝電力系統(tǒng)自動化設(shè)備時，需要通過試驗測試設(shè)備在系統(tǒng)中的電磁兼容性和抗電磁干擾能力，從而采取有效措施使其能夠在電力系統(tǒng)中穩(wěn)定運行，并且不會因自身運行產(chǎn)生的電磁干擾影響其他設(shè)備的正常工作。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);自動化設(shè)備;電磁兼容技術(shù)

1電磁兼容技術(shù)的主要研究方向及其應(yīng)用原理

1.1抑制干擾源的影響

抑制干擾源對敏感電路、元件和設(shè)備實現(xiàn)了電磁兼容，確保敏感設(shè)備穩(wěn)定運行，是電磁兼容技術(shù)的一個重要研究方向。其中，最常見的有效手段是通過設(shè)置濾波電路或組件抑制干擾源的傳播，根據(jù)干擾源的電磁特性實現(xiàn)對特定幅值電磁波的過濾攔截或者將其在濾波過程中消耗吸收，從而形成對濾波電路下游電路的有效保護。

1.2阻斷電磁干擾的傳播路徑和弱化電磁干擾

電磁兼容技術(shù)的另一個研究思路是研發(fā)和利用屏蔽材料，構(gòu)建起對電力系統(tǒng)的設(shè)備、線路或裝置的密閉保護空間，從而通過屏蔽材料吸收干擾源的磁力線，將電磁干擾隔離在空間內(nèi)部或外部。一方面阻止外部電磁干擾源對屏障內(nèi)設(shè)備和裝置的干擾，另一方面可以防止屏蔽裝置內(nèi)部的高頻率、大功率和高電壓設(shè)備的運行成為電力系統(tǒng)干擾源。

1.3優(yōu)化電子電力設(shè)備的電磁環(huán)境

通過合理布置電力系統(tǒng)中的設(shè)備和線路，能夠降低發(fā)生電磁干擾的概率，有效優(yōu)化電子電力設(shè)備的電磁環(huán)境。通過分析所有設(shè)備、線路和裝置的電磁干擾與電磁耐受性能特征，將易于發(fā)生相互干擾的線路和設(shè)備盡量的分開，并且對重點干擾源采取電磁屏蔽的措施，防止不同設(shè)備之間發(fā)生電磁耦合和感應(yīng)。其次是在線路設(shè)計中需要針對脈沖功率大、高頻導(dǎo)線以及敏感線路進行屏蔽或隔離，利用電路隔離元件把敏感電路隔離和保護起來。但是，在選擇和使用隔離電氣元件時要注意避免元件本身成為新的干擾源，在滿足電磁兼容要求的前提下盡量選擇小功率的元件。

2電磁兼容技術(shù)的設(shè)計方法及應(yīng)用

電力系統(tǒng)自動化設(shè)備中的組成元件大多數(shù)屬于敏感電子部件，對電磁干擾較為明顯。在設(shè)備與設(shè)備之間存在著大量的高頻率電信號傳輸，電信號在傳輸?shù)倪^程中產(chǎn)生的磁場會對設(shè)備以及工作環(huán)境造成極大的影響，因此各個設(shè)備中存在著極大的電磁兼容問題。通過對電力系統(tǒng)自動化設(shè)備進行合理的電源頻率、接地方式、集成電路以及布線系統(tǒng)設(shè)計，提高電力系統(tǒng)的電磁兼容性，減少系統(tǒng)內(nèi)部的電磁干擾，維護工作環(huán)境的穩(wěn)定狀態(tài)，使設(shè)備高效、穩(wěn)定、安全地運行。

2.1電力系統(tǒng)自動化設(shè)備電源頻率的設(shè)計

為保障電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的穩(wěn)定工作，需要對電源的頻率進行科學(xué)合理化的設(shè)計。由于電力系統(tǒng)電流量龐大，導(dǎo)致輸出的電壓變高，因此要求電源頻率也較高。頻率高，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速快，諧波頻率也變高，在增加了發(fā)電機電抗的同時也影響了設(shè)備整體運行，為降低其帶來的危害，采用60Hz的電源頻率和高性能發(fā)電機，既能保證輸出高電壓，又能降低電源對設(shè)備電磁兼容的影響，還能降低電源的工作電壓，使電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的運行更加穩(wěn)定。

2.2電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整和接地方式的設(shè)計

在電力自動化控制系統(tǒng)的運行過程中，會進行大量高頻信號的傳輸，從而產(chǎn)生很強的電磁場。為了提高系統(tǒng)的電磁兼容性，可以在滿足信號傳輸質(zhì)量的前提下降低信號傳輸頻率。另外，通過合理的接地方案將系統(tǒng)運行產(chǎn)生的漏電流導(dǎo)入地下，也是實現(xiàn)電力系統(tǒng)電磁兼容的重要手段。當(dāng)設(shè)備或系統(tǒng)的運行頻率高于10MHz時，采用多點接地的方式才能有效預(yù)防電磁干擾。而對于最高頻率低于1MHz的系統(tǒng)，可以將所有設(shè)備或裝置進行集中接地。如果系統(tǒng)的工作頻率介于1-10MHz，則根據(jù)系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)特點采取混合接地措施。

2.3電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的集成電路和系統(tǒng)布線

集成電路是一種由微小、低消耗、智能化元件構(gòu)成的具有一定特殊功能的微型電子部件。隨著微電子技術(shù)正向智能化和高可靠性發(fā)展，目前大多數(shù)的電力系統(tǒng)自動化設(shè)備采用高密度三維集成電路。通過計算機在分成電路板上設(shè)計芯片，利用印刷集成電路技術(shù)將設(shè)計的芯片直接復(fù)制粘貼到集成電路板，不僅可以提高集成電路的設(shè)計效率，有效地減小電力系統(tǒng)集成電路分布參數(shù)，使系統(tǒng)中的電路不互相干擾，從而有效提高系統(tǒng)的電磁兼容性為滿足廣大用電客戶的需求，電力系統(tǒng)自動化設(shè)備采用綜合布線系統(tǒng)。選用一系列合乎國家標(biāo)準(zhǔn)的高品質(zhì)材料，將系統(tǒng)的各種電信號傳輸媒介以模塊化的組合方式進行綜合，采用RJ-45等專業(yè)接口，使電信號等數(shù)據(jù)傳輸和跳線的跳接更為便捷，并且可以與語音識別系統(tǒng)兼容，通過中央處理系統(tǒng)可以集中管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，使電信號的改動或傳輸過程中遇到的故障不影響其他的電信號傳輸，可以滿足擴展的需求，提高系統(tǒng)的電磁兼容性，使系統(tǒng)管理更為方便。

2.4通過試驗評估設(shè)備的電磁兼容性

在安裝使用電力系統(tǒng)自動化設(shè)備之前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)電力系統(tǒng)的電磁環(huán)境特點確定自動化設(shè)備的電磁兼容指標(biāo)，并且在專業(yè)實驗室對自動化設(shè)備進行電磁兼容性評估。試驗指標(biāo)的確定需要根據(jù)電力系統(tǒng)正常運行情況下的電磁環(huán)境確定，要避免設(shè)備安裝運行后形成對其他設(shè)備的干擾。在試驗中要針對設(shè)備的電源、輸入、輸出以及接地端口設(shè)置不同的試驗指標(biāo)，通過模擬運行環(huán)境施加不同類型的電磁干擾，測試并獲取各個部分的抗干擾性能參數(shù)。電磁兼容性試驗的測試常用電磁干擾試驗類型及其干擾信號的加載標(biāo)準(zhǔn)（見表1），為設(shè)備安裝中采取必要的抗干擾措施、實現(xiàn)電磁兼容做好準(zhǔn)備。

3結(jié)束語

電力系統(tǒng)自動化設(shè)備在運行的過程中易受多種類干擾源的影響而造成性能降低，隨著我國科技的高速發(fā)展，就目前形式而言，電磁兼容技術(shù)是電力系統(tǒng)自動化設(shè)備中最重要的應(yīng)用技術(shù)。通過提高系統(tǒng)的電磁兼容性，可以減少設(shè)備對其工作環(huán)境的干擾并且提高設(shè)備本身的抗干擾能力。從經(jīng)濟方面看，其不僅可以節(jié)約電力系統(tǒng)維護的費用，還可以帶了巨大的經(jīng)濟效益，但隨著用戶要求的不斷提高，電力系統(tǒng)的需求也逐漸增大，對電磁兼容的要求也就越高，因此還需不斷完善。

參考文獻

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