電磁兼容與電力系統自動化

邵玉紅

摘 要：電磁波干擾是最為常見的影響設備運轉過程的因素，目前可以通過電磁兼容技術來有效提升設備的抗干擾性。本文主要研究了當前電力系統自動化設備電磁兼容的問題，并提出了有效的解決措施，為保障電力系統正常的運行提供一定的參考與借鑒。

關鍵詞：電磁兼容；電力系統；自動化

引言

電力設備在運行過程中會產生預期或非預期的電磁能量，這些能量會在一定程度上影響電力系統的正常運行，而電磁兼容技術是處理電磁干擾問題的一項新興技術，將這項技術運用到電力系統中，有助于克服電能傳輸過程中的電磁干擾問題。

一、電磁兼容

1.1 電磁干擾主要來源

因電力系統是由很多一、二次設備構成的整體，所以作為二次系統重要組成部分，自動化設備電磁干擾有很多來源。其中，傳導干擾源包括：高壓電氣設備實際操作、變頻設備的操作、因故障而產生的瞬變、公共電路耦合、傳導干擾電壓、行諧波與雷電波、靜態功率設備；輻射干擾源包括：宇宙電磁輻射、閃電與雷電磁場、無線電輻射、電流電場、因局部放電生成的脈沖、熒光燈等輻射源頭、人身體上的靜電、非線性效應、機動車等人為干擾源。

1.2 微機系統電磁兼容具有的特殊性

（1）在自動化設備中，都含有將微機作為核心的數字與模擬電路，以二極管、微分電路和轉換電路最為常用，這些不僅是干擾源，而且對干擾十分敏感。

（2）微機系統中，干擾信號可表示為差模與共模。電磁通過電源和傳導通路進入到微機系統中。對CMOS 電路而言，靜電可謂是大敵的存在。因微機工作電壓很低，但電流很大，所以電源線和輸入、輸出線都能構成回路，產生很強電磁應。

（3）對于系統傳輸線，主要存在以下三方面實際問題：①延時問題；②波形畸變問題；③外界干擾問題。

（4）對脈沖干擾而言，它一直以來都是研究的關鍵點，這是因為微機是將二進制碼的識別作為基礎，它的組成主要是數字電路，對于數字電路，它主要傳送脈沖信號，而且對脈沖的干擾十分敏感。開關和電源變化頻率可以達到數十萬赫，在這種實際情況下，很容易產生一定脈沖干擾。

（5）易受到電源的影響。電子系統受電源的影響主要有以下兩個方面：①電源發生的波動；②系統作用。其中，電源發生的波動指的是因電源波動產生的系統失調及信號紊亂；而系統作用影響指的是由于電源為系統各類型信號相互交叉的點而帶來的影響。對系統作用而言，其大小程度需要和以下因素有關：①電源功率裕度；②濾波能力；③電源連線方式；④分布形狀。

二、自動化設備對電磁兼容技術的具體應用

2.1頻率設計技術

該技術主要用于頻率兼容問題有效解決，同時它在微機系統設計過程中也是一個很復雜的應用技術。對自動化設備的微機系統而言，其頻率元應統一，并滿足頻率特性方面的要求。對于頻率設計技術，主要包括以下內容：電平的核實、確定最高工作頻率和降頻與諧波分離。

2.2接地技術

該技術主要包括以下兩方面：①電源內阻分析；②接地點與地線設計。其中，電源內阻分析指的是對電源瞬時功率進行分析，而接地點與地線設計基本原則為實現頻率和功率的隔離。對于頻率隔離，指的是將高頻和低頻系統合理分開，而功率隔離指的是將大功率與弱功率合理的分開。

2.3電源技術

①指對電源特性進行設計，比如對電源而言，應有足夠電流吸收能力，且功率裕度可以達到相關要求；②選擇適宜的電源性質，比如用電池或者是整流電源，電源具體類型，是否要對電源間進行交換，采用集中供電方式還是分布供電方式。

2.4布線技術

想減小管腳與連線間存在的干擾和影響，需要對具體的分布參數予以合理限制。對分布參數而言，一般主要是由布線情況決定的。基于此，對系統或者是設備的電磁兼容而言，布線是十分重要的一點，同時這也是對電磁兼容的具體展現。從布線技術的角度講，主要有以下幾種：環繞式的布線、確定合適的線徑、對布線進行分層處理。

2.5降頻控制技術

對于高頻信號及其輸出，應在使系統得以正常高效運行的基礎上適當降低頻率，針對部分輸出信號，通過對平滑措施的合理應用，比如在LED電路當中添加合適的電容與電阻，實現降頻目標。如果輸出信號有很大功率，如PWM信號與階躍信號，則應高度重視降頻處理。

2.6多層板去耦

伴隨微機系統頻率不斷升高，和電路尺寸日益減小，對于多層板電路，它現在已經成為常用印制電路板。對這種多層板而言，它的一個關鍵的功能就在于能極大的減小系統不同連線間存在的影響。

2.7表面貼片技術

對表面貼片而言，它是指將集成電路和電路板結合成整體，屬電路制作技術范疇。在集成電路出廠過程中，無需進行封裝，可對裸芯片實施直接出廠。在電路的制作過程中，通過對焊接技術的合理應用，將裸芯片和電路板粘接到一起，該電路不僅體積輕便，而且具有很高的兼容性。

2.8軟件技術方法

如果外界干擾竄入或對應用程序運行造成影響與破壞，則會使應用程序出現跑飛的現象，導致程序的走向出現錯誤，無法對芯片中的信息及其變化予以正確響應，最終產生一定程度的誤動作。對此，可采用以下措施來解決軟件的抗干擾問題：①加入空指令，其主要目的在于使微機系統指令地址能夠納入到正規，為后續指令的正確執行創造良好基本條件；②收留井法，也就是在施加的空指令基礎上追加出現跑飛現象的處理程序；③對主程序進行定時監視；④利用主程序對中斷的實際運行情況進行監視；⑤合理應用容錯技術，利用時間或者是信息的冗余來實現抗干擾，并有效提高系統的運行可靠性。

因自動化設備所處運行環境往往極為惡劣，所以應對自動化設備的安裝和運行環境進行實時監控，并采取有效的能提高抗干擾水平的技術措施。就目前而言，在工程上，主要可以采用以下幾種方法：①機箱使用具有良好導磁性能的材料，并保證設計尺寸的合理性與可行性，而且插接件實際布置與接線端子引出都科學合理；②對于設備的安裝環境需要制定專門的技術措施，以主控室為例，需要采取合理可行的屏蔽與接地技術措施；③設備的運行操作及管理人員應參與電磁兼容方面的專門培訓，并在正式上崗以前經過專項考核，未經考核與考核未通過的人員均不可上崗；④根據實際情況制定有效的其它措施。

三、電磁兼容技術的發展

我國電力系統自動化設備的電磁兼容技術應用起步比較晚，與國外發達國家相比尚存在很多不足。目前我國電磁兼容技術的主要發展方向是電磁環境評價、電磁干擾耦合、電磁抗擾性評價和抗干擾措施等方面。隨著我國在這些方面研究的深入，市場上出現的電磁兼容設備越來越多，對電力系統自動化設備的抗干擾性能也越來越好，尤其是在小型自動化設備上其性能和效果特別顯著。但是我國電磁兼容技術在大型電力自動化設備上的應用比較少，抗干擾效果也比較差，還不能從根本上解決電力系統自動化設備產生的干擾問題。所以在未來我國電磁兼容技術的發展方向將向大型電力系統自動化設備進發，致力于研究大型自動化電氣設備的電磁兼容技術，解決我國電力系統大型自動化設備電磁干擾的問題。

四、結束語

自動化、智能化是電力系統的發展趨勢，以后還會有更多先進的設備和技術參與到電力系統自動化的發展中，相應的，也會有更多的電磁干擾現象出現，因此，我們要繼續加大對電磁兼容技術的研究，解決電力系統運行中的電磁干擾問題，確保電力的傳輸率和利用率逐步提高。

參考文獻：

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