電力儀表可靠性分析及抗干擾方法研究

楊冉冉 鄒寧

【摘 ?要】本文首先闡述了電力儀表可靠性研究的意義，接著分析了電力儀表可靠性的影響因素及提高措施，最后對電力儀表抗干擾方法進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】電力儀表;可靠性;抗干擾方法

引言

電力儀表是電力系統(tǒng)中一種具有控制電氣設(shè)備、測量功率參數(shù)、監(jiān)測分析電能質(zhì)量等功能的功率測量和控制設(shè)備。電力儀表作為電網(wǎng)前端的一種信息采集元件，其可靠性是智能電力儀表的一項重要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在整個電力系統(tǒng)的控制和測量中起著重要的作用。為了使電力儀表更好地應(yīng)用于電力行業(yè)，必須加強(qiáng)可靠性分析，提高抗干擾能力，防止設(shè)備故障，以保證電力系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。為此，闡述了研究電力儀表可靠性的意義，詳細(xì)分析了影響電力儀表可靠性的因素，提出了一套提高電力儀表可靠性的抗干擾方法。以減少各種干擾因素對電力儀表的影響，優(yōu)化其實(shí)際應(yīng)用效果，促進(jìn)電力儀表行業(yè)的健康發(fā)展。

1電力儀表可靠性研究的意義

電力儀表具有信息測量、數(shù)據(jù)記錄、現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和控制等功能。廣泛應(yīng)用于電力生產(chǎn)和電力計量管理。電力儀表作為一種重要的功率參數(shù)監(jiān)測工具，其精度測量功能和可靠性要求是反映產(chǎn)品質(zhì)量是否符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵。其可靠性要求主要體現(xiàn)在兩個方面：一是滿足電力行業(yè)基本監(jiān)測功能的性能要求;二是滿足電能生產(chǎn)過程中的連續(xù)應(yīng)用功能。電力儀表的技術(shù)性能和可靠性密切相關(guān)，相互影響。工業(yè)領(lǐng)域的迅速發(fā)展導(dǎo)致了電力需求的迅速增長，促進(jìn)了電力工業(yè)的發(fā)展，同時電力系統(tǒng)也需要有更高的安全性和可靠性。電力生產(chǎn)過程是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，需要在運(yùn)行過程的各個環(huán)節(jié)安裝電力儀表來監(jiān)控相關(guān)信息，以保證安全。降低故障率是保證大量電力儀表可靠性和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提。因此，有必要不斷提高電力儀表的可靠性，以保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和電能的穩(wěn)定供應(yīng)。

2電力儀表可靠性的影響因素

為了提高各種電力儀表的可靠性，使整個電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，還需要加強(qiáng)對控制特點(diǎn)及相關(guān)影響因素的分析。在電力生產(chǎn)和運(yùn)行過程中，影響電力儀表可靠性的因素很多，其中關(guān)鍵因素有3個。

2.1施工人員的綜合素質(zhì)因素

作為電力儀表主體的工作態(tài)度、責(zé)任心、技術(shù)水平和對圖紙的熟悉程度與儀器的可靠性直接相關(guān)。無法嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)定，施工過程不仔細(xì)且繪圖分析不清楚等，最終會造成電力儀表的安裝錯誤，顯示精度低。

2.2監(jiān)管因素

當(dāng)電力儀表正常運(yùn)行時，只有科學(xué)、專業(yè)、合理，可靠性才能達(dá)到相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，在使用過程中應(yīng)加強(qiáng)管理，提高監(jiān)督水平，確保可靠性滿足實(shí)際應(yīng)用需要。

2.3環(huán)境與應(yīng)用因素

受外部條件的影響，在使用過程中應(yīng)科學(xué)規(guī)范電力儀表，充分發(fā)揮其實(shí)際作用。影響可靠性的主要外部因素有三個：一是環(huán)境條件，包括生物、化學(xué)、氣候、電磁和機(jī)械干擾電力儀表的運(yùn)行;二是功率因數(shù);包括流體源（氣、液）和電源的電源穩(wěn)定性，影響了電源儀表的性能;三是負(fù)載因素、系統(tǒng)負(fù)載和電力儀表特性等也會影響性能。

3提高電力儀表可靠性的措施

3.1施工人員的素質(zhì)

電力儀器的使用效果在施工人員的素質(zhì)影響下，以施工的主體構(gòu)成，在電力儀器施工中無法代替的作用。但是現(xiàn)在電力儀器的施工過程中存在很多問題。有的施工者在自己的技術(shù)存在一定的問題沒有聯(lián)的素質(zhì)不足，對電力儀器安裝有很大的問題。因此，應(yīng)全面提高電力儀器施工人員的素質(zhì)，確保電力儀器安裝質(zhì)量，才能提高電力自動化儀器應(yīng)用過程的可靠性。

3.2加強(qiáng)監(jiān)管工作

安裝電力儀器后，如果任命其發(fā)展，電力契機(jī)就無法維持良好的運(yùn)行狀態(tài)。隨著現(xiàn)代管理技術(shù)不斷強(qiáng)化，監(jiān)督工作在各領(lǐng)域起著重要的作用。而且，目前電力儀器應(yīng)用過程中，管理的意識不足，電力契機(jī)的轉(zhuǎn)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)能力契機(jī)不能及時發(fā)現(xiàn)存在于行的問題，影響電力儀器的信賴性，對電力儀器的可靠性不利于電力儀器功能。因此，在實(shí)際業(yè)務(wù)上加強(qiáng)管理，提高機(jī)械管理，提高企業(yè)管理水平，可以保證電力運(yùn)行的信賴性。

3.3可靠性設(shè)計

電力儀表可靠性及其設(shè)計要在契機(jī)設(shè)計過程中加強(qiáng)硬件及軟件可靠性設(shè)計。另外要注意配件的選擇和控制。為了提高零部件使用的信賴性，確保適當(dāng)設(shè)計和多余設(shè)計，確保可靠的生產(chǎn)工藝及高溫老化處理方法，確保電力契機(jī)可靠性。

3.4掌握好應(yīng)用方法

電力儀器是根據(jù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)生的。該本身需要一定的操作方法，只有掌握正確的操作方法才能確保其可靠性。目前一些電力企業(yè)使用電力儀器時，大部分依賴自己的經(jīng)驗(yàn)，電力表等內(nèi)容并不重要。這與應(yīng)用時說明書上的操作方法有差別。這種錯誤的應(yīng)用引導(dǎo)對操作的科學(xué)性產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。應(yīng)用方法直接連接到了契機(jī)的信賴性，只有掌握好應(yīng)用方法才能正常發(fā)揮其功效。

4電力儀表抗干擾方法研究

通過對影響因素的分析，發(fā)現(xiàn)通過提高施工人員的綜合素質(zhì)，加強(qiáng)監(jiān)督，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，提高抗干擾能力，可以保證電力儀表的可靠性。因此，通過對電力儀表抗干擾方法的研究，實(shí)現(xiàn)了可靠性的有效提高。

4.1硬件抗干擾設(shè)計

大多數(shù)電力儀器的硬件電路都是使用微控制器等數(shù)字設(shè)備設(shè)計的，容易受到外界干擾的影響。電力保護(hù)電路可用于電力輸入端口產(chǎn)生的諧波和浪涌干擾的設(shè)計。該電路具有濾波、抑制浪涌和脈沖干擾的功能。此外，模塊化的設(shè)計思想也可用于對硬件電路進(jìn)行逐個子模塊供電，以避免系統(tǒng)各個模塊之間的干擾。為了有效地抑制耦合噪聲，可以設(shè)計出電源儀表的硬件電路來阻斷外部環(huán)境造成的干擾。根據(jù)信號的不同形式，接地可分為模擬接地和數(shù)字接地。應(yīng)分別設(shè)計兩個地面連接，以防止數(shù)字電路中的脈沖信號進(jìn)入模擬電路。此外，還可以結(jié)合單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地設(shè)計不同的電路，提高接地系統(tǒng)的抗干擾能力。通過將噪聲源與硬件電路隔離，可以有效地防止噪聲信號進(jìn)入電力儀表的硬件系統(tǒng)。常見的隔離措施包括變壓器隔離、繼電器隔離、光電耦合隔離、放大器隔離和接線隔離。

4.2軟件可靠性設(shè)計

智能電力儀表的設(shè)計通常采用微控制器和微計量芯片相結(jié)合的方法。為了避免總線在通信過程中的干擾，可以在軟件系統(tǒng)中添加一個過濾程序。常用的數(shù)字濾波方法有一階遞歸濾波、限幅濾波、算術(shù)平均濾波、遞歸平均濾波、中位數(shù)濾波、兼容數(shù)字濾波等。

當(dāng)微處理器受到外界干擾時，程序可能會“運(yùn)行”，造成操作系統(tǒng)的混亂。該軟件陷阱可用于設(shè)計引導(dǎo)程序以輸入特定地址并執(zhí)行錯誤處理以穩(wěn)定“運(yùn)行”程序。為了保證該過程的信息安全，可以采用分布式存儲的數(shù)據(jù)冗余設(shè)計方法來提高數(shù)據(jù)的生存率。為了防止程序出現(xiàn)死循環(huán)，軟件“看門狗”設(shè)計可以用來產(chǎn)生復(fù)位信號以擺脫干擾。此外，當(dāng)微處理器將數(shù)據(jù)寫入存儲器時，外部干擾也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯誤存儲;數(shù)據(jù)驗(yàn)證可以用來確保數(shù)據(jù)的正確寫入。

4.3其他抗干擾方法

除上述軟硬件抗干擾方法和可靠性設(shè)計外，在電力儀表的生產(chǎn)和使用過程中，還可以通過一些其他抗干擾措施提高可靠性。例如，根據(jù)可靠性指標(biāo)，合理選擇部件，嚴(yán)格的出廠校準(zhǔn)，儀器參數(shù)裕度設(shè)計，可靠的生產(chǎn)工藝，焊接裝配過程中的早期高溫老化處理。

結(jié)束語

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，電力儀表在電力系統(tǒng)和工業(yè)中的作用越來越重要。電力儀表的可靠性是實(shí)現(xiàn)優(yōu)異性能的關(guān)鍵。結(jié)合環(huán)境，加強(qiáng)可靠性分析和抗干擾設(shè)計，保證良好的應(yīng)用效果，對提高整個系統(tǒng)的運(yùn)行能力具有重要意義。

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（作者單位：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院）