綜合自動化系統的抗電磁干擾

摘 要：針對綜合自動化系統電磁干擾的問題，本文從干擾源、傳播途徑及后果等方面進行了分析，提出了：減少耦合途徑；提高裝置本身抗電磁干擾能力；信號電纜盡可能避開電力電纜；采用不間斷電源UPS等措施，提高綜合自動化系統的安全可靠性。

關鍵詞：綜合自動化系統 干擾源 傳播途徑 電磁干擾措施

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0111-02

高壓電器設備的操作、短路故障等將會產生電磁干擾，引起自動化系統的非正常工作。為了減少電磁干擾對綜合自動化系統工作性能的影響，因此，需要對綜合自動化系統中的存在的電磁干擾能力進行相應的分析。

1 干擾源分析

1.1 內部電磁干擾

主要由元件布置、系統結構和生產工藝等引起。由電容引起的不同信號感應、雜散電感；長距離線路傳輸形成的反射波；多點接地形成的電位差干擾；尖峰信號和寄生振蕩引起的干擾等。

1.2 磁場電磁干擾

工頻、脈沖、輻射、阻尼振蕩磁場。

1.3 瞬變和高頻的干擾

這就是由雷電、電感負載斷開、開關斷口重燃等方面的原因所引起的頻率上的各種振蕩波；再由雷擊、熔斷器斷開低壓線路、切除短路故障等方面的原因引起的各種浪涌。

1.4 電源擾動

由大負荷變化引起的幅值不超過10%的電壓波動；由電弧和電焊這些方面造成的間諧波；對電力線路中載波設備等方面對其造成附加信號上的擾動；由故障切除、短路、重合閘、大負荷突變等引起的電壓出現中斷或者突降；同時由系統中的高頻爐、用電設備等造成的諧波污染等。

2 干擾的傳播途徑及后果

電磁干擾可以通過傳導和輻射干擾兩個途徑入侵RTU，而這兩者之間存在相互轉換的關系。共阻抗、電容性、電感性、輻射耦合是電磁干擾耦合的途徑主要幾種。高頻率、大幅度、陡前沿是電磁干擾的共同特點，是通過分布電感耦合或各種分布電容到綜自系統中去。電磁干擾將造成以下幾種后果。

（1）干擾開關量輸入通道使開關跳、合閘出口回路誤動，對刀閘、開關分、合等位置判斷錯誤。

（2）干擾模擬的量在輸入通道時，使通道內的采樣數據出現錯誤，進而引起了元器件的損壞，微機上的保護誤動，或者影響到采樣的精度以及計量上的準確性能。

（3）計算機在工作上出現死機和不穩定現象是由干擾電源回路造成的。

（4）自定裝置無法工作是通過干擾數字電路和CPU等方面導致的。

所以說采用合理的抗干擾的手段和措施是有必要的。

3 電磁干擾的措施

一次、二次系統是一個整體系統，它們既密切相關，又相互影響。如不采取一次系統控制電磁干擾的措施將會對二次回路造成很大干擾，所以，應對一、二次系統設計統一進行考慮。抑制或消除電磁干擾主要從三個方面進行著手，即降低對干擾的敏感程度；切斷電磁耦合途徑；抑或制消除干擾源。對于綜自系統來說，應把重點放在前兩個方面。

3.1 降低干擾源的影響，減少電磁耦合途徑

綜自動系統外部干擾產生的是不易消除的。如果想降低干擾源，可以通過減少電磁耦合的方法來實現。

電腦及其組件工作時，連接電位的變化是產生干擾的重大原因之一，因此安全的系統接地是抑制干擾的重要程序。要把防雷、保安為第一要務，在引入可變大電流的地方多設幾根接地線路并加密。（此舉是為了降低瞬間變大電流后引起的電位升高和電位差）如果要想解決很多干擾問題，必須要使接地電阻足夠小及接地網設計合理。

系統應使用帶有屏蔽層的控制電纜，且屏蔽層要可靠接地。電流回路中的三相中線和相線應使用同一根電纜，以防較大的感生電壓和電流對電纜的安全和絕緣造成嚴重影響。當在屏蔽層中有一點接地時，電壓將為零，有效減少了感應電壓；當在屏蔽層中有兩點接地時，感應電流與磁通相互中和，有效降低了磁場藕合感應電壓。為減少感應耦合，鋪設控制電纜時要盡可能遠離母線并盡可能減少平行度，同時還要遠離避雷器及避雷針接地點。

3.2 提高裝置抗干擾能力

（1）裝置的機柜和機箱的輸入端子對地接入一個耐高壓的小電容，可以抑制外部高頻干擾。

高頻干擾都是通過端子串入的，當高頻干擾到達端子時，通過電容對地短路，避免了高頻干擾進入自動化系統內部。

（2）裝置的機箱和機柜應可靠接地。

綜自系統的接地方式分為工作和安全兩種。安全接地是指外殼接地，一般與一次設備共用接地網。安全接地主要是為防止工作人員因絕緣降低而遭遇觸電危險，及設備絕緣損壞時保證設備的安全。為降低瞬變過電壓，應盡可能使接地線可靠和短，且要良好地連接在槽鋼上，并焊接在地網上。

（3）模擬量輸入抗干擾措施。

模擬量抗干擾措施的另外一種手段是濾波（分硬件濾波和軟件濾波）。全自動智能裝置采集的模擬量，大部分來自一次系統的電壓、電流互感器，經過設置在智能化系統交流輸入回路中的隔離變壓器隔離，這些隔離變壓器之間有屏蔽隔離層，保障了接地安全，效果良好。抗干擾除了模擬外還有另一種方法就是濾波，濾波又分硬件和軟件。硬件濾波是指模擬量輸入回路經過一個硬件濾波器，吸收差模浪涌，以防止頻率混迭。按照頻率將硬件濾波器分為：帶通、高通和低通濾波器。按硬件種類將濾波器分為：RC、電感和電容濾波器。軟件濾波不需增加硬件設備，調整參數方便，且濾波范圍、可靠性、穩定性等均較好，得到了廣泛的應用。

（4）數字量輸入、輸出抗電磁干擾措施。

開關、變壓器檔位、刀閘位置信號是系統數字量的輸入主要數據。為取得良好效果，可將輸入經過繼電器觸點和光電耦合器隔離。為了減少外界的干擾，近年來采用了220 V直流，經端子排和光電耦合器變換為24 V后輸入到采集裝置。針對繼電器由于觸點抖動引起的信號誤動，處理辦法是采用軟件設置去抖延時進行判斷處理，效果明顯。另外如果條件允許的話，開關、刀閘采取雙遙信，常開接點和常閉接點配合使用，可以有效避免抖動干擾。數字量的輸出，大多數是對斷路器、隔離開關和主變壓器分接開關的控制。主要采用出口繼電器進行隔離，防止因干擾引起誤跳閘。

（5）裝置工作接地。

智能全自動裝置除安全接地外，還需要可靠的工作接地。微機電源、模擬、數字、噪聲、機殼及屏蔽等，都是工作接地種類。不同地線有不同的處理方法：是浮地還是共地，是分散還是多點接地，是一點還是點接地，需根據實際情況綜合考慮。其原則為：分開噪聲和信號；分開強和弱；分開數字和模擬。

保證系統可靠運行的關鍵是提高自動化系統自身的抗干擾能力，良好的抗干擾能力是系統在惡劣的環境中可靠運行的保證，為主站端提供準確數據。

3.3 其它因素

3.3.1 安裝布線

為了使互感耦合減少，二次接線時，不能使慮強、弱信號共用同一電纜；并盡可能使信號電纜遠離電力電纜，且盡可能減少其平行度。

3.3.2 計算機電源

電源的斷電或無預警斷電將對計算機造成致命危險，丟失數據、損壞硬盤等問題。為大力抑制干擾，可以采用在線式UPS電源，確保計算機在掉電的情況下能夠連續安全運行。規程要求在掉電情況下，UPS容量應能夠維持安全運行1h（建議能夠盡量維持運行2個h）。對于系統不能采用UPS電源的情況，為了濾除或屏蔽掉干擾電源，可采用隔離變壓器或電源濾波器。為防止故障造成計算機系統掉電，可以采取將計算機電源單獨從電源母線引出。

4 結語

全自動智能化抗干擾系統需要根據具體情況具體分析，綜合考慮，其中，最重要的一環是提高自動化系統的抗電磁干擾設計。另外，為確保計算機能可靠運行，建議用戶在購買產品時應充分考慮置的抗干擾能力和運行環境。在設計施工時，也要充分考慮各系統設備合理安排方位、布局、安全系統的安排抗干擾的能力，首先考慮有隔離和屏蔽的電纜，合理鋪設。只有安全、全面、系統的考慮抗干擾設計，才能保證全自動裝置的穩定運行。

參考文獻

[1] 王慶斌，劉萍，尤利文，等.電磁干擾與電磁兼容技術[M].北京.機械工業出版社.2003.

[2] 袁臣虎，高圣偉，張獻.三相整流電路電磁干擾分析與預測[C]//天津市電機工程學會2009年學術年會論文集，2009.

[3] 羅慶.電磁干擾亟需科學抑制[N].中國電力報，2003.

[4] 耿建.綜合自動化系統的電磁兼容及應對措施[J].齊魯石油化工，2005.

[5] 楊憲軍.綜合自動化系統的抗干擾措施研究[J].軟件導刊，2000.