動態電壓輸出受電網干擾的解決辦法

江 力

江 力:中冶賽迪電氣技術有限公司 高級工程師 400013 重慶

在鐵路信號由繼電聯鎖(電氣集中)邁向軟件化、電子化的過程中，部分聯鎖系統采用了輸出“動態”電壓控制繼電器的方式，即由電子電路輸出周期性脈沖電壓到“動態驅動單元”，變為穩定的輸出電壓后，再控制繼電器、信號設備。其流程為:電子電路→動態驅動單元→繼電器→信號設備。與由電子電路直接輸出“穩態”電壓(持續數秒的高電平)控制繼電器相比，該電路中增加了“動態驅動單元”環節。

對于串聯系統，其總體可靠性取決于每個環節的可靠性，即:q=q1×q2×…qn，每個環節的可靠性值qi＜1，當環節增多時n增大，整體可靠性q值趨于降低。提高可靠性的正確方法是:減少環節數n。

1 干擾造成的危害

以某個信號聯鎖系統為例，在投運5年后，偶爾出現個別道岔意外轉換，通過分析和測試，確定為因干擾引起個別信號設備的響應;受干擾后，動態驅動單元的可靠性值qi減小，總體可靠性q對應減小。錯誤輸出可能引發下列情況。

1．發生在電動轉轍機電路，道岔尖軌錯誤轉換。如果機車司機未能(或不能)觀測到信號變化(如白燈變藍燈)，機車由道岔的正向通過，則會開錯進路;背向通過，會發生擠岔。

2．發生在信號機電路，允許信號瞬間錯誤開放后關閉。如果機車司機正好看到信號開放(如白燈)，誤啟動車，易發生事故。

2 原因分析

動態驅動單元觸發頻率的非惟一性，是導致干擾產生輸出的原因。在調試時，反復接通和斷開(抖動)動態驅動單元輸入與DC 24V電源端，即人工產生脈沖電壓，也能使相應的繼電器吸起。由此可見，實際的動態驅動單元輸入觸發頻率有一個較寬的范圍，一旦干擾的頻率和幅值都在此范圍內，就能引起錯誤輸出。出現以上錯誤的原因，推斷是由于“動態驅動單元”內部的元件參數，隨時間發生了變化(老化)，導致其抗干擾性能下降。由于各單元的情況有差異，因此錯誤是局部的。電源屏不能有效抑制電網干擾，是導致錯誤輸出的另一個原因。

在工礦企業內，大功率電機的啟動，造成電網電壓的波動(或諧波)，傳導到電源屏，由于屏內濾波不徹底，引起直流24V電源波動。其中的交流成份通過“動態驅動單元”的直流隔離電容，與有動態輸入脈沖時產生的效果相同，導致“動態驅動單元”錯誤輸出。

由于電機啟動的時間短、次數少，電壓波動對信號聯鎖系統的影響是短時的(幾秒鐘)，雖能人為回避(接到電機啟動通知后，正在運行的機車要停下，避開啟動峰值時間)，卻會給運輸帶來很大的不便。

3 現場處理

方案一:增強直流24V電源的濾波功能，減輕干擾強度，消除錯誤輸出。在接口柜內的直流24V端子排上，增加了2個電容，分別為4700 μF和0.01 μF。由于大容量的電解電容一般具有一定的電感，對高頻及脈沖干擾信號不能有效地濾除，故在其兩端并聯了一只容量為0.01 μF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾。按此方法處理至今兩年多時間，未再出現道岔誤動或信號機誤亮的現象;與改換“動態驅動單元”相比，該方法更為經濟、方便、快捷。

方案二:將直流24 V電源與電網電壓隔離。當方案一的方法不能有效抑制干擾時，采用“單獨”的直流24V電源供給“動態驅動單元”，例如由UPS(不間斷電源)提供一個獨立的交流220 V電源，就能使“動態驅動單元”不再受電網干擾的影響。

4 對產品的建議

由于干擾具有動態性、突發性，要徹底預防并不容易，上述由電網造成的干擾，只是其中一類。提高產品的抗干擾能力，比增加設備、改善工作環境等防干擾措施，更為經濟、合理、可行。

首先，從產品的電路原理上，應能經受住干擾;其次，受強干擾后，即使不能正常工作，也應導向安全。電子元器件數量越多，其可靠性問題就越嚴重;結構越復雜，維護就越困難。簡化結構、精選元件是保證產品可靠性的正確方法。

由繼電器輸出驅動信號設備，是鐵路信號聯鎖技術的一個發展階段，如何提高電子產品的可靠性(抗干擾能力)，對保證運輸安全有重要的作用。

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