電力系統自動化設備的電磁兼容技術

徐奕昕 李光宇

摘要：電磁兼容技術能夠有效解決電力系統設備運行過程中出現的干擾問題，并保證電力環境中各種電器設備的安全共存，同時其在自動化設備中的應用能夠有效減少電磁對設備運行的干擾，從而提升自動化設備運行的準確性，保證電力系統的穩定運行。所以，在設計和安裝電力系統自動化設備時，需要通過試驗測試設備在系統中的電磁兼容性和抗電磁干擾能力，從而采取有效措施使其能夠在電力系統中穩定運行，并且不會因自身運行產生的電磁干擾影響其他設備的正常工作。

關鍵詞：電力系統;自動化設備;電磁兼容技術

1電磁兼容技術的主要研究方向及其應用原理

1.1抑制干擾源的影響

抑制干擾源對敏感電路、元件和設備實現了電磁兼容，確保敏感設備穩定運行，是電磁兼容技術的一個重要研究方向。其中，最常見的有效手段是通過設置濾波電路或組件抑制干擾源的傳播，根據干擾源的電磁特性實現對特定幅值電磁波的過濾攔截或者將其在濾波過程中消耗吸收，從而形成對濾波電路下游電路的有效保護。

1.2阻斷電磁干擾的傳播路徑和弱化電磁干擾

電磁兼容技術的另一個研究思路是研發和利用屏蔽材料，構建起對電力系統的設備、線路或裝置的密閉保護空間，從而通過屏蔽材料吸收干擾源的磁力線，將電磁干擾隔離在空間內部或外部。一方面阻止外部電磁干擾源對屏障內設備和裝置的干擾，另一方面可以防止屏蔽裝置內部的高頻率、大功率和高電壓設備的運行成為電力系統干擾源。

1.3優化電子電力設備的電磁環境

通過合理布置電力系統中的設備和線路，能夠降低發生電磁干擾的概率，有效優化電子電力設備的電磁環境。通過分析所有設備、線路和裝置的電磁干擾與電磁耐受性能特征，將易于發生相互干擾的線路和設備盡量的分開，并且對重點干擾源采取電磁屏蔽的措施，防止不同設備之間發生電磁耦合和感應。其次是在線路設計中需要針對脈沖功率大、高頻導線以及敏感線路進行屏蔽或隔離，利用電路隔離元件把敏感電路隔離和保護起來。但是，在選擇和使用隔離電氣元件時要注意避免元件本身成為新的干擾源，在滿足電磁兼容要求的前提下盡量選擇小功率的元件。

2電磁兼容技術的設計方法及應用

電力系統自動化設備中的組成元件大多數屬于敏感電子部件，對電磁干擾較為明顯。在設備與設備之間存在著大量的高頻率電信號傳輸，電信號在傳輸的過程中產生的磁場會對設備以及工作環境造成極大的影響，因此各個設備中存在著極大的電磁兼容問題。通過對電力系統自動化設備進行合理的電源頻率、接地方式、集成電路以及布線系統設計，提高電力系統的電磁兼容性，減少系統內部的電磁干擾，維護工作環境的穩定狀態，使設備高效、穩定、安全地運行。

2.1電力系統自動化設備電源頻率的設計

為保障電力系統自動化設備的穩定工作，需要對電源的頻率進行科學合理化的設計。由于電力系統電流量龐大，導致輸出的電壓變高，因此要求電源頻率也較高。頻率高，發電機的轉速快，諧波頻率也變高，在增加了發電機電抗的同時也影響了設備整體運行，為降低其帶來的危害，采用60Hz的電源頻率和高性能發電機，既能保證輸出高電壓，又能降低電源對設備電磁兼容的影響，還能降低電源的工作電壓，使電力系統自動化設備的運行更加穩定。

2.2電力系統的頻率調整和接地方式的設計

在電力自動化控制系統的運行過程中，會進行大量高頻信號的傳輸，從而產生很強的電磁場。為了提高系統的電磁兼容性，可以在滿足信號傳輸質量的前提下降低信號傳輸頻率。另外，通過合理的接地方案將系統運行產生的漏電流導入地下，也是實現電力系統電磁兼容的重要手段。當設備或系統的運行頻率高于10MHz時，采用多點接地的方式才能有效預防電磁干擾。而對于最高頻率低于1MHz的系統，可以將所有設備或裝置進行集中接地。如果系統的工作頻率介于1-10MHz，則根據系統的實際結構特點采取混合接地措施。

2.3電力系統自動化設備的集成電路和系統布線

集成電路是一種由微小、低消耗、智能化元件構成的具有一定特殊功能的微型電子部件。隨著微電子技術正向智能化和高可靠性發展，目前大多數的電力系統自動化設備采用高密度三維集成電路。通過計算機在分成電路板上設計芯片，利用印刷集成電路技術將設計的芯片直接復制粘貼到集成電路板，不僅可以提高集成電路的設計效率，有效地減小電力系統集成電路分布參數，使系統中的電路不互相干擾，從而有效提高系統的電磁兼容性為滿足廣大用電客戶的需求，電力系統自動化設備采用綜合布線系統。選用一系列合乎國家標準的高品質材料，將系統的各種電信號傳輸媒介以模塊化的組合方式進行綜合，采用RJ-45等專業接口，使電信號等數據傳輸和跳線的跳接更為便捷，并且可以與語音識別系統兼容，通過中央處理系統可以集中管理系統的數據傳輸，使電信號的改動或傳輸過程中遇到的故障不影響其他的電信號傳輸，可以滿足擴展的需求，提高系統的電磁兼容性，使系統管理更為方便。

2.4通過試驗評估設備的電磁兼容性

在安裝使用電力系統自動化設備之前，應當根據電力系統的電磁環境特點確定自動化設備的電磁兼容指標，并且在專業實驗室對自動化設備進行電磁兼容性評估。試驗指標的確定需要根據電力系統正常運行情況下的電磁環境確定，要避免設備安裝運行后形成對其他設備的干擾。在試驗中要針對設備的電源、輸入、輸出以及接地端口設置不同的試驗指標，通過模擬運行環境施加不同類型的電磁干擾，測試并獲取各個部分的抗干擾性能參數。電磁兼容性試驗的測試常用電磁干擾試驗類型及其干擾信號的加載標準（見表1），為設備安裝中采取必要的抗干擾措施、實現電磁兼容做好準備。

3結束語

電力系統自動化設備在運行的過程中易受多種類干擾源的影響而造成性能降低，隨著我國科技的高速發展，就目前形式而言，電磁兼容技術是電力系統自動化設備中最重要的應用技術。通過提高系統的電磁兼容性，可以減少設備對其工作環境的干擾并且提高設備本身的抗干擾能力。從經濟方面看，其不僅可以節約電力系統維護的費用，還可以帶了巨大的經濟效益，但隨著用戶要求的不斷提高，電力系統的需求也逐漸增大，對電磁兼容的要求也就越高，因此還需不斷完善。

參考文獻

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