淺析如何提高電力系統抗干擾能力

安忠軍，安文麗

（山西省平遙供電支公司，山西 平遙 031100）

淺析如何提高電力系統抗干擾能力

安忠軍，安文麗

（山西省平遙供電支公司，山西 平遙 031100）

文章為抑制干擾，盡量減少或消除干擾對電力系統的影響，從硬件抗干擾、軟件抗干擾兩方面詳盡闡述可行性辦法。

提高；抗干擾；能力

近年來，隨著科技的發展，各種微處理器、單片機在智能化儀器、儀表等領域得到廣泛應用，有效地提高了生產效率，提高了控制效果與經濟效益。但是，工業生產的工作環境往往是比較惡劣和復雜的，其應用的可靠性、安全性就成為一個非常突出的問題。許多應用系統在進行仿真調試和實驗室內聯機試運行時都是成功的，然而一進入現場使用，系統則會產生預料之外的誤動作或誤顯示，嚴重時導致系統失靈，甚至造成巨大的損失，電力設備尤其如此。

要提高系統的抗干擾能力，就要求弄清干擾的來源。主要搞清楚是什么干擾，才能對癥下藥，在設計中采取相應的措施，提高系統的可靠性。就電力設備來說，干擾主要來自以下幾個方面：

（1）靜電干擾：它是電場通過電容耦合途徑竄入其他電路的，包括電路周圍物件上積聚的電荷直接對電路的泄放，大載電流導體產生的電場通過寄生電容對受擾裝置產生的耦合干擾，兩導線之間會構成電容，印刷線路板上各印刷電線之間、變壓器線匝之間和繞組之間也能構成電容。

（2）磁場干擾：空間磁場通過對裝置的互感耦合形成磁場耦合干擾。載流導體如動力線、電動機、發動機、電源變壓器和繼電器等都會在周圍產生磁場，而交變磁場則對其周圍閉合電路產生感應電勢。

（3）漏電耦合干擾：絕緣電阻降低而由漏電流引起的干擾。在環境比較惡劣（如潮濕等）或元器件性能退化、器件老化的情況下易發生。

（4）共阻抗感應干擾：電路各部分公共導線阻抗、電源內阻抗壓降和地阻抗相互耦合形成的干擾。這是普遍存在的一種干擾。如通過匯流條將電源引入，又將返回信號引入地線。當模擬地與數字地接在一起時，數字信號就會耦合到模擬信號中去。

（5）電磁輻射干擾：各種大功率高頻、中頻發生裝置、各種電火花以及電臺電視臺等工作時，將產生高頻電磁波，向空間輻射，影響其他設備，從而形成電磁輻射干擾。

（6）因控制系統結構設計、元器件選擇、安裝、PCB布線、制造工藝和外部環境條件等。

所以在系統硬件設計過程中，主要針對以上6個方面采取抗干擾措施，提高抗干擾能力。

干擾的傳播途徑有兩種：①傳導方式，干擾信號通過各種線路傳入；②輻射方式，干擾信號通過空間感應傳入。這兩種傳播途徑形成的現場干擾，對電子電力系統的影響可分為兩類：一類是干擾模擬量輸入通道，影響模擬量采樣值；另一類是干擾程序，使軟件出錯，造成“假停機”或運算、邏輯功能不正常現象。為抑制干擾，必須采取適當預防措施，盡量減少或消除它對系統的影響。

1 硬件抗干擾

就電力系統的系統硬件設計過程來說，主要針對以下五個方面采取抗干擾措施，提高抗干擾能力。

（1）對于空間輻射干擾的抑制采用的方法是屏蔽。用銅或鋁等導電性能良好的金屬材料制作的封閉金屬盒可以阻斷電場干擾途經且有靜電屏蔽功能，這種屏蔽盒接地后還可阻斷磁場干擾途經，兼有電磁屏蔽功能。

（2）在輸入和輸出通道上采用光電耦合器來進行信息傳輸。光電耦合器能有效地抑制干擾信號。

（3）用電流傳遞遠距離模擬信號。遠距離傳送模擬量電壓信號時，很容易引入干擾，而電流傳送的抗干擾性要好的多。

（4）電氣設備供電線路是干擾的主要來源，為此采用隔離變壓器接入電網，可以防止電網的干擾侵入測控系統。隔離變壓器與普通變壓器的不同之處在于它在初級和次級之間加了一層屏蔽層，并將它和鐵芯一起接地。系統所有信號線與高壓電器分開走線，進一步降低來自電源的干擾。

（5）PCB板設計和制作中的可靠性措施。印制電路板要合理分區，單片機系統分為三區，即模擬電路區（怕干擾），數字電路區（既怕干擾、又產生干擾），功率驅動區（干擾源）。印刷板按單點接電源、單點接地原則供電。三個區域的電源線、地線由該點分三路引出。噪聲元件與非噪聲元件要離得遠一些。

使用滿足系統要求的最低頻率的時鐘，時鐘發生器盡量靠近用到該時鐘的器件，選用外時鐘頻率低的微處理器可以有效降低噪聲和提高系統的抗干擾能力。石英晶體振蕩器外殼接地，時鐘線盡量短。

單片機電路的電源都要加一個電容，這個電容有兩個作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，提供和吸收該集成電路開門、關門的充放電能量；另一方面旁濾掉該器件的直流干擾。在電源一進入電路板的地方加一個去耦電容。

從高噪聲區來的信號要加濾波，繼電器線圈處要加放電二極管，可以用串一個電阻的辦法來軟化 I/O線的跳變沿或提供一定的阻尼。I/O驅動器件、功率放大器件盡量靠近印刷板的邊，靠近引出接插件。

2 軟件抗干擾

在現場使軟件出錯的主要是電壓拉偏、電頻率偏離、強電器設備的啟動、空間電磁場的感應等。對于這些干擾，雖然在硬件抗干擾措施中作了各種努力，但是其中某些干擾還是能影響到軟件的運行，造成產品功能的異常或喪失。由此看來，軟件抗干擾措施顯得特別重要。軟件出錯的表現形式有：程序死循環、時鐘停止、指令執行錯誤、程序復位、參數被改變及程序飛掉等。軟件抗干擾措施主要有以下幾種：

2.1 用軟件消除采樣數據中的零電平漂移

在數據采集系統中，應用了大量的電子元器件，這些元器件大多數對溫度比較敏感，其工作特性會隨溫度變化而變化。這些變化反映在輸出上，就是使零電平隨溫度變化而有緩慢的漂移。這種零電平漂移必定會疊加到采集的數據上，導致采樣誤差的增加。

為了消除由于零電平漂移導致的誤差，提高數據采集的精度，可采用下面的方法：每隔一段時間，將傳感器置于零輸入下，分別掃描各模擬輸入通道的零輸入信號值，并將它們存入相應的單元。在數據采集程序中，每讀入一批數據，都要先經過“清零點過程程序”處理，即將采集到的數據與零電平相減，得到的就是零電平漂移影響很小的數據，基本上消除了零電平漂移分量。

2.2 軟件濾波

軟件濾波，又稱“數字濾波”，就是通過特定的計算算法處理，減少干擾信號在有用信號中所占的比例，它實質上是一種程序濾波。

How does the Brief Analysis Enhance Electrical Power System Antijamm ing Ability

An Zhongjun，An Wenli

The article is the barrage jamm ing, reduces or the interference elim ination as far as possible to electrical power system’s influence,from the hardware antijamm ing, the software antijamm ing two aspects elaborates the feasible means exhaustively.

enhances; antijamm ing; ability

TM 73

A

1000－8136（2010）36－0021－02