電力系統(tǒng)自動化設備電磁兼容技術研究

陳慶旭

（南京國電南自軟件工程有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和進步，系統(tǒng)自動化設備應用范圍不斷擴大，受到系統(tǒng)結構特點的影響，電磁干擾來源較為復雜，為有效避免干擾和破壞，要整合技術要點，實現更加合理化的兼容控制。

1 電力系統(tǒng)自動化設備電磁兼容技術的內容

為保證電力系統(tǒng)自動化設備電磁兼容技術的應用效能，要從原理的可行性、加工生產工藝、運行環(huán)境等多方面開展綜合分析和考量，著重把控不同類型電磁干擾本質的同時，進一步分析技術的具體內容。

1.1 濾 波

濾波技術主要是借助濾波器完成電磁干擾的抑制處理工作。濾波器由參數集中的電阻、電容等構成，在其應用過程中只允許有用信號頻率分量通過，能更好地避免干擾頻率對整體信號傳輸造成的影響，維持信號的穩(wěn)定性。正是基于濾波器較為合理的傳導電磁干擾控制模式，能有效避免輻射等干擾項。例如，在系統(tǒng)的發(fā)射機輸出端和接收機輸入端對應安裝電磁干擾濾波器，就能發(fā)揮設備的應用效能，有效過濾干擾信號，完成電磁兼容的工作[1]。

在濾波器具體工作環(huán)境中，元件不允許無用信號通過，并完成信號反射回信號源的處理工作，同時借助對應的消耗方式完成無用信號的消耗處理。基于此，要想更好地提升濾波處理水平，就要在明確干擾項頻譜、干擾源頻帶分布情況的同時，配合干擾儀器的檢測分析工作，最大程度上建立有針對性的抗干擾處理工作。

1.2 隔 離

在電力系統(tǒng)自動化設備應用環(huán)境中，有效對干擾線路周圍的干擾電磁場予以隔離控制，能最大程度上提高設備的應用運行效率，主要采取的方式就是切斷亦或是削弱干擾線路和其他線路的電磁耦合[2]。為了提升控制效果，要盡量避免干擾線路和其他線路呈現出平行排列狀態(tài)，若是一定要保持平行，就要保證相應的距離參數滿足如表1所示的規(guī)范要求。

表1 隔離原則

另外，針對高頻導線中產生干擾作用較大的線路，一定要選取適當的方式予以屏蔽隔離[3]。

1.3 接 地

對于整個電力系統(tǒng)自動化設備應用控制而言，接地的處理過程就是在系統(tǒng)的某個選定區(qū)域點和接地面之間形成具有導電過程的低電阻通路，并能配合系統(tǒng)中電子元件的零電位處理完成連接。在實際處理中，要將理想的接地體視為零電位、零電阻的物理實體，并將其視為各個有關電路中信號電平的參考點，當不需要的電流通過時，不會產生對應的電壓降，設備接地的過程就能有效將設備本身流過的干擾電流直接流入大地，最大程度減少干擾源傳播的能量[4]。接地的處理方式可以有效避免電磁干擾，減少公共電路阻抗耦合造成的影響，保證人員安全和設備安全。較為常見的接地處理模式主要分為浮地、單點接地、多點接地和混合接地，具體如圖1所示。

圖1 接地方式

另外，為了保證接地處理的合理性和規(guī)范性，在接地控制環(huán)節(jié)中，要針對接地方式的要點予以控制，盡量減少干擾源的能量，從而提升統(tǒng)籌控制的水平。要盡量控制接地線的長度，選取長度較短且阻抗較小的金屬材質接地線，確保接地點具備較好的導電性能，提升其機械水平[5]。

1.4 屏 蔽

借助導電或導磁材料制備的設備能夠將電磁能限制在規(guī)定的空間范圍內，確保場能量能從屏蔽體的一側直接傳導到另一側。同時，為保證屏蔽效果，要結合實際環(huán)境和應用要求選取最適配的屏蔽控制模式。

2 電力系統(tǒng)自動化設備電磁兼容技術的應用要點

在電力系統(tǒng)自動化設備電磁兼容技術的應用過程中，要明確系統(tǒng)的具體應用環(huán)境，之所以能形成自動化處理，就是借助微機系統(tǒng)或者單片機，配合DA轉換電路、AD轉換電路、電源回路以及驅動電路等功能處理單元完成運行作業(yè)。為保證兼容技術的應用效果，要對技術內容和運行環(huán)境予以分析[6]。

2.1 頻率設計技術

在電力系統(tǒng)自動化設備電磁兼容管理控制工作中，頻率設計技術主要針對的就是頻率兼容問題，要借助統(tǒng)一頻率元完成微機系統(tǒng)的控制，確保頻率特性要求符合預期。因此，頻率設計技術應用過程中要核實電平和最高工作頻率參數，以維持技術應用的可控性。

2.2 電源布線技術

一方面，電源技術結合電源特性完成設計，保證容性電流吸收能力和功率裕度都能匹配電力系統(tǒng)自動化設備的實際應用需求，并且要優(yōu)選電源設備，綜合評估電力系統(tǒng)的供電方式，包括集中供電、分布式供電、整流電源或電池供電等。另一方面，為避免管腳和連線之間相互影響，要針對分布參數予以合理性限制，優(yōu)選環(huán)繞布線方式，并嚴格控制線徑參數，滿足分層處理的要求[7]。

2.3 降頻控制技術

在電力系統(tǒng)自動化設備電磁兼容控制工作中，針對輸出的高頻信號要予以重視，在維持整個應用系統(tǒng)運行正常且規(guī)范的基礎上盡量降低頻率，主要采取的方式就是對信號予以平滑處理。例如，針對發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）驅動電路（如圖2所示），要適當添加電阻或電容元件，維持頻率的平衡性，并且要對功率較大的輸出信號進行降頻處理。

圖2 LED驅動電路實物圖

2.4 多層板去耦技術

在微機系統(tǒng)頻率增大的情況下，電路幾何尺寸也會降低，因此微機系統(tǒng)融合多層板電路受到了更多的關注，能在滿足應用要求和標準的同時減少頻率參數相互之間的影響。與此同時，多層板能有效減少系統(tǒng)中各個連接結構之間分布參數的相互作用，維持良好的應用效能[8]。

綜上所述，在電力系統(tǒng)自動化設備電磁兼容控制工作中，要結合實際環(huán)境選取適當的技術方案，維持技術應用控制的合理性和規(guī)范性，避免高頻干擾等因素對設備運行質量產生的影響。

3 電力系統(tǒng)自動化設備電磁兼容技術的應用趨勢

隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，電力系統(tǒng)自動化設備電磁兼容處理也向著更加多元的方向轉型，打造更加可控且科學的應用平臺。其中，微機系統(tǒng)具有重要的研究價值，配合計算機技術就能更好地適應自動化設備高靈敏性、小型化和多功能要求，維持可控性較好的電磁兼容控制模式。

第一，將逐漸實現數字邏輯電路和軟件技術有效融合的目標，最大程度上完成干擾信號的抑制處理，維持良好的控制水平。也正是基于技術的發(fā)展和進步，軟件應用占比在不斷增加，要想保證電磁兼容控制的規(guī)范效果，需結合技術融合要求開展相關工作。例如，利用具備錯誤糾正碼功能的軟件，就能及時控制和糾正錯誤信息，減少進入系統(tǒng)后可能產生干擾或危害的項目，從源頭提升電磁兼容控制的規(guī)范性，規(guī)避干擾項可能造成的影響[9]。

第二，在電力系統(tǒng)自動化設備中，集成電路元件的封裝工作量也會增加，其中含有微量天然放射同位素，這種電磁干擾會嚴重影響存儲器的運行效果，引發(fā)誤動作等現象，因此為保證電磁兼容控制的合理性和規(guī)范性，就要從元器件的制造技術以及系統(tǒng)制造等多方面開展統(tǒng)籌分析工作，并踐行電磁兼容技術的設計要求，維持良好的應用效果。

第三，應用分布式靜電保護涂覆，能針對靜電干擾予以合理性控制，最大程度上彌補電力系統(tǒng)自動化設備靜電保護不足的問題。主要的方式就是將互補金屬氧化物半導體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）（如圖3所示）等芯片板接頭進行靜電涂覆，從而避免干擾項目對整體應用過程產生的影響。

圖3 CMOS原理

第四，隨著科學技術的不斷發(fā)展進步，光纖電路抗電磁脈沖干擾的處理方式逐漸受到關注，光纖通信也成為了電力系統(tǒng)自動化設備應用的重要環(huán)節(jié)，配合纖維光學和光計算機技術的協(xié)同控制，就能推進電力系統(tǒng)自動化設備電磁兼容技術向著更加多元的方向邁進[10]。

4 結 論

總而言之，電力系統(tǒng)自動化設備電磁兼容技術的優(yōu)化升級具有重要的意義，要依據特征和要求提出匹配的電磁兼容技術方案，維持設計和運行控制的合理性，從而促進電力系統(tǒng)自動化設備運行水平的優(yōu)化，也為電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎。