電力系統中的PLC抗電磁干擾技術研究

趙慧峰

（三門峽職業技術學院智能制造學院，河南 三門峽 472000）

隨著智能化自動技術的逐漸應用和發展，PLC控制系統也在不斷的進步，這對于電力系統的運行來說具有重大意義。PLC在電力系統的運行過程中，經常會受到敏感設備以及電力路徑的電磁干擾，使其實際工作出現失誤，影響到電力系統的自動控制能力。所以，為了保證電力系統正常運行，對于PLC電磁干擾技術的研究非常重要。

1 PLC電磁干擾

1.1 PLC電磁干擾的簡單概述

PLC控制系統是電力系統運行過程中非常重要的工作設備之一，在其正常運行的過程中會受到電力系統、外部環境以及自身系統產生的電磁干擾，被統稱為PLC電磁干擾。電力系統運行非常復雜，所以產生PLC控制系統電磁干擾的問題也比較多、例如電力系統電壓比較大的電力設備在運行過程中會產生強大的磁場引起對PLC控制系統電磁的影響。電力系統運行過程中出現雷雨大風天氣，強大的雷擊會帶有大量的電子從而造成PLC控制系統電磁干擾。引發電磁干擾的原因很多，歸根結底是PLC控制系統出現了電磁兼容性的問題。電力系統設備在運行的過程中，自身的電磁場能夠保證自身的設備運行不受到外界干擾且也不對外界產生干擾，換言之PLC控制系統電磁干擾問題的產生一方面是由于PLC控制系統運行的電磁環境超過了系統電磁限定值，另外一方面系統自身對于電磁抗干擾性能出現問題。所以，在對PLC控制系統系統電磁抗干擾技術進行研究時應該從設計和運行兩方面入手。

1.2 PLC控制系統電磁干擾的主要來源

（1）空間電磁輻射的影響。電力系統在運行過程中會產生非常多的電磁輻射，而電力系統運行過程中出現的空間電磁輻射也比較多，所以引起PLC控制系統電磁干擾的原因之一就是空間電磁輻射的影響。空間電磁輻射的影響既是PLC控制系統在運行過程中受到外部電磁輻射環境的影響，是上文中提到的電磁兼容性問題，所以PLC控制系統受到空間電磁輻射的影響程度，受到自身承受電磁能力以及外部環境兩方面的影響。

（2）PLC控制系統外接線的干擾。引發PLC控制系統電磁干擾的另一個原因就是由于PLC控制系統外接線干擾原因，而PLC控制系統外接線干擾主要來自于兩個方面。首先，是PLC控制系統電源干擾，在PLC控制系統運行過程中，自身的系統運行需要借助電力系統的電力進行正常工作，而系統本身在進行系統開啟和關閉的過程中，會產生一定數量的電磁諧波，電磁諧波在環境中形成了電磁干擾，而當電源出現電磁干擾時也會對電力系統的運行造成影響，也可能產生PLC控制系統內部組件的損壞。第二，信號線導入干擾因素，現在正處于信息化時代，各種電信號都在空間中傳播，而在PLC控制系統運行的過程中，也要進行信號傳輸完成自身的工作，對電力系統進行控制。所以，在運行中PLC控制系統運行信號很容易受到外界空間信號的干擾，一方面導致電磁干擾的形成，另外一方面則會引起電力系統運行的效率降低，失去對電力系統控制的精準程度。

1.3 PLC控制系統電磁干擾的種類

PLC控制系統電磁干擾原因多種多樣，干擾程度也并不相同，為了對PLC控制系統電磁干擾技術進行更好的研究，對于PLC控制系統電磁干擾的細致化研究非常重要[1]。首先，PLC控制系統的電磁干擾主要來自于兩方面，一方面是來自于電力系統運行過程中出現的空間輻射干擾。另外一方面則來自于PLC控制系統運行中信號線設備外部感應過程中受到干擾。另外，在對PLC控制系統電磁干擾進行研究的過程中，可以根據電磁干擾的不同情況將PLC控制系統電磁干擾進行分類。①PLC控制系統在收到干擾的過程中會產生不同的噪音，而根據不同的噪音形成的原因可以將PLC控制系統電磁干擾進行區分。例如放電噪聲電磁干擾、高頻振噪聲電磁干擾等。②通過PLC控制系統電磁干擾產生的噪聲波形和性質也可以進行分類，將電磁干擾分為持續性電磁干擾以及偶然性電磁干擾類型等。③在進行PLC控制系統電磁干擾研究的過程中，根據電磁干擾模式不同而進行區分最為常見，一般分為共模干擾以及差模干擾兩種。其中共模干擾指的是PLC控制系統運行過程中，信號源與大地之間產生了電位差異現象，而電位差異現象是由于電網運行傳入、大地電位差以及電網運行空間電磁輻射之間形成了相同方向的電壓增加現象。也就是說，在共模干擾下，電力系統運行電壓相對較高，一般會在130伏特以上，而電壓的增高也會導致PLC控制系統配件受到損害。而PLC控制系統的差模干擾主要是由于PLC控制系統信號兩端出現了相互干擾電壓，在差模電磁干擾的影響下，PLC控制系統的運行監測以及控制電力系統運行的精度將會大大降低。

2 PLC控制系統的抗電磁干擾技術研究

2.1 PLC控制系統電源抗干擾設計

在PLC控制系統正常運行的過程中，電源啟停過程中產生諧波以及對電網運行產生的脈沖信號是電磁干擾的重要體現和影響，所以針對這樣的問題可以對PLC控制系統的電源進行合理的設計，使電源的抗電磁干擾性能得到提升[2]。電源是PLC控制系統的重要組成部分，提升電源抗電磁干擾能力就是對PLC控制系統電磁能力的提升。首先，在進行PLC控制系統電源選擇的過程中，要選擇的系統電源應該更具有穩定性和抗干擾能力。另外，還可以通過安裝抗干擾設備提升電源抗干擾能力，可以在系統電源安裝低通濾波裝置并同時安裝隔離變壓器，通過這兩個裝置的安裝，能夠對PLC控制系統的電源啟停過程中產生的諧波信號進行過濾，并且一定程度上也可以阻絕電力系統運行過程中產生空間輻射帶來的高頻干擾信號，這樣提升了PLC控制系統的抗電磁干擾能力。另外，PLC控制系統電源的電源線也應該進行改良，采取雙絞線的方法，雙鉸線電源方法也可以對外界的干擾信號起到一定的防控作用。而針對電力系統供電對PLC控制系統電源產生的影響，也可以在PLC控制系統中采用在線式的UPS供電系統，通過具有高穩定性，高抗干擾性的UPS供電系統的使用，很大程度上提高了電網用電的質量。

2.2 PLC控制系統接地抗干擾能力的設計

在對PLC控制系統抗電磁干擾技術研究中，可以通過優化PLC控制系統接地設計的方式進行，通過優化系統接地方式設計，提升PLC控制系統運行的穩定性[3]。PLC控制系統電磁兼容性問題就是系統的電磁干擾問題，而電磁兼容問題與系統的接地設計也有聯系。所以，通過改良PLC控制系統的接地設計對于系統抗干擾提升有很大幫助，要改良PLC控制系統的接地設計可以從以下幾個方面入手；首先，選擇合適的PLC控制系統接地方式，根據不同的工作環境以及要求，PLC控制系統的接地方式可以分為電容式、直接接地以及浮地式接地三種方法，而PLC控制系統是直接作用于電力系統當中，且產生的電磁干擾也都具有直接性，所以針對這一特點，在進行PLC控制系統接地的過程中應該選擇直接式接地的方式進行接地。其次，在選擇直接式接地方法之后，在進行PLC控制系統接地裝置連接的過程中，還要使用并聯一點式接入方法，采用這樣的接地方式要求PLC控制系統中的各個接地裝置都要將接地極和接地線進行連接。最后，接地線的設計和選擇也是非常關鍵，PLC控制系統接地過程中的重要組成部分，而為了能夠降低PLC控制系統電路裝置之間的地電勢間差距，可以選擇粗線圈為核心接電線，而減少內部裝置之間的地電勢間的差值就是能夠減少地環電流對PLC控制系統產生的電磁干擾。

2.3 PLC控制系統輸出和輸入的抗電磁干擾設計

輸出輸入不正常就是由于PLC控制系統的抗電磁能力不強引起的，針對這一點問題，對PLC控制系統的輸出輸入進行優化設計，提升系統的抗干擾能力[4]。第一，將PLC控制系統中的進行信號輸出與輸入的器件形成并聯，其中包括壓敏電阻和浪涌吸收裝置，如果在進行壓敏電阻和浪涌吸收裝置在進行并聯的過程中出現感性符合過大，超出實際使用范圍的現象，要立刻使用繼電保護器。采用信號輸入與輸出并聯的方法，將會減少輸入與輸出負載過程中對模塊造成的影響。第二，對PLC控制系統進行輸出負載的優化設計，一方面，在PLC控制系統的輸出入端口安裝阻容接受電路，也可以安裝壓敏電阻裝置，通過這些裝置的安裝完成對輸出和輸入口的電路保護設計。另外一方面可以采取抗干擾方法對PLC控制系統開關輸出與控制器裝置進行連接。第三，在PLC控制系統運行過程中會受到外界噪聲的干擾，而電磁干擾產生時也會出現一定的噪音，而采用光耦合器對PLC控制系統進行管理可以有效的減少電磁干擾。PLC控制系統輸入口的發光器件以及輸出口的受光器件就是光耦合器，采用光信息傳達的方式，能夠減少電力系統對輸出和輸入口產生的電磁干擾。

2.4 PLC控制系統濾波和軟件的干擾設計

共模干擾是PLC控制系統電磁干擾的常見模式，共模干擾是由于大地間和PLC控制系統之間形成電位差產生的，針對這一問題，可以在地間并聯接入電容和信號線等裝置，通過這樣的方式減少共模電磁干擾的電磁影響。并在信號兩極設置相應的濾波器。另外，對PLC控制系統的軟件設計也可以提升系統的抗電磁能力，在PLC控制系統軟件系統設計的過程中可以使用數字濾波技術，通過應用數字濾波技術，實現了PLC控制系統模擬量信號轉變為數字信號，數字信號輸入到PLC控制系統內，內部軟件的數字濾波工序將會對信號進行濾波處理，將收到的數字信號過濾噪音，并一定程度上消除電磁干擾，提升整個系統的電磁抗干擾能力。

3 結 語

PLC控制系統抗電磁干擾能力的提升，促進了電力系統控制的穩定性。文章從優化接地方式、交流電源、輸出和輸入口以及濾波軟件四個方面闡述了PLC控制系統的抗電磁干擾技術，希望能夠對PLC控制系統抗電磁干擾技術的應用有所幫助。