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摘要:电磁干扰是电力设备运行使用过程中影响设备稳定的重要因素,为了保证电力系统或设备能够在电磁环境下正常工作且不干扰周围环境中的事物,电磁兼容技术渐渐兴起,本文主要就电力系统自动化设备的电磁兼容技术进行简单的讨论分析。
关键词:电力系统自动化设备;电磁兼容性;设计方法;应用
随着国民经济的发展及人民生活水平的日益提高,我国的电力系统也在飞速的发展,电磁兼容问题影响着电力系统的继电保护、通信、控制及测量功能,因此,加强电磁兼容技术的研究与管理工作十分重要,下文主要就电力系统自动化设备的电磁兼容问题、电磁兼容技术的设计方法、实践应用进行简单的讨论。
一、电力系统自动化设备电磁兼容问题
电力系统中包含众多的以此系统设备及二次系统设备,设备与设备间、传送通道间的电磁干扰较多,加上外来的电磁辐射很容易对自动化设备产生干扰及破坏,危害电力系统的正常运行,为电力企业带来一定的经济损失,影响用户的正常工作与生活。因此,电力系统自动化设备的电磁兼容问题受到电力系统相关工作人员的密切关注。
二、电磁兼容技术的设计方法
影响微机系统的电磁兼容性的主要因素包括电磁干扰的强弱、传输的耦合性、设备的抗干扰性能、干扰对设备的影响几个方面。因此,想要提高设备的抗干扰能力,可以从以下几个方面进行考虑:(1)切断干扰源;(2)提高设备的敏感度阈值;(3)减小耦合。电磁兼容技术的设计也是从这三个方面进行考虑,常用的电磁兼容技术有以下几种。
滤波技术
滤波即通过滤波器抑制电磁干扰的强度。滤波器实际上是由电阻、电容、电感组成的只允许有用的信号频率通过的网络,它能够有效的阻止干扰频率的通过,尽可能减少电磁干扰,保证工作电平的正常。滤波器是减少及避免传到电磁干扰及辐射干扰的重要手段,滤波器主要通过阻止无用信号通过、并将其反射回信号源和消耗掉无用信号两种方式来实现滤波的过程。以滤波的方法降低传导干扰时,滤波器的选择及滤波电路的设计必须了解干扰源的频谱、干扰波的幅值等相应参数,才能够对症下药,保证滤波方法的有效性。
(二)隔离技术
干扰线路本身存在着电磁场,当干扰线路附近还存在其它线路时就很容易因为电磁耦合而产生电磁干扰,因此隔离的目的就是将干扰线路与其它线路分隔开,从而降低这种电磁耦合。隔离过程中应该注意以下几点要求:(1)干扰线路与其它线路平行排列容易加大耦合程度,因此,二者尽可能避免平行排列,如果不可避免,则导线间距与导线直径的比值应大于40,且平行部分的长度尽可能的小;(2)信号线与电源线,敏感线路与一般线路,应该进行隔离处置,同样需要避免平行,必须平行时间距应大于一定数值;(3)高频导线对周围其它线路的干扰十分强烈,必须隔离;(4)当脉冲线路的脉冲功率达到一定数值后会严重干扰周围其它线路,此时需要将脉冲线路当作干扰线路隔离。(5)数字电路的电平及功率都较低,大多数情况下可以按照一般线路进行处理,特殊情况则需要具体问题具体分析。
接地技术
将电气设备或电力系统的某个部分通过接地线与电极进行连接,用来保护电力设备或电力系统的技术称之为接地技术。接地技术中将接地体的电位及电阻都极小,电流通过它时产生的电压降比较小,在电力自动化设备中采用接地技术的目的是为了将干扰电流通过接地线引入大地,从而减少电流产生的电磁干扰,消除电路阻抗的耦合,保证现场工作人员及设备的安全,常用的接地技术有以下几种:(1)浮地。浮地的原理与隔离变压器近似,它主要运用与不能与公共地或大地相连接的电气设备或电路;(2)单点接地。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆单点接地即将所有需要接地的引线通过某一个点与地连接,一般情况下,频率较低(1 MHz以下)的干扰信号多用这种接地方式进行抑制;(3)多点接地。多点接地与单点接地正好相反,它多用于频率较高(10 MHz以上)的干扰信号的抑制,多点接地时,只需要将设备的接地线连接到最近的地上即可;(4)混合接地。混合接地用于接地形式较为复杂的线路,多用于抑制频率介于1~ 10 MHz之间的干扰信号。
另外接地过程中,还应注意以下几点要求:(1)为了尽可能减少接地线的自感及互感产生的涡流,产生电磁干扰,接地线的长度应该尽可能短,阻抗应尽量的小;(2)接地线的接地点必须具备良好的导电性能及足够的机械强度。
电磁屏蔽技术
电磁屏蔽即采用一定的技术手段,将电气设备产生的电磁能屏蔽在一定的空间范围内,减少磁场对设备的电磁干扰。
三、电磁兼容技术在电力系统自动化设备中的应用
电力系统自动化设备的主要组成部分为:微机系统、D/A 转换电路、A/D 转换电路、电源回路、外围驱动电路、外围电路、通讯电路等。现阶段,我国的电力系统自动化设备中使用的电磁兼容技术主要有:(1)频率设计技术。微机系统的频率设计必须做到频率元统一,频率特性满足系统需求,其中包括电平核实、降频和谐波分离等等内容;(2)接地技术。接地技术包括电源内阻分析技术和接地点、地线设计技术。接地点与接地线的分析设计时,相关工作人员应注意将高频系统与低频系统分开,大功率与弱功率分开;(3)表面贴片技术。将集成电路的裸芯片焊接到印制电路板表面,使二者形成一体,可以极大的减少电路板的体积,同时提高电路板的电磁兼容性能;(4)电源技术。电源技术包括电源性质的选择及电源特性的设计两部分内容;(5)随着计算机技术的不断发展,多层电路板已经逐渐成为印制电路板的主要形式之一,它可以有效的降低系统各连线之间的影响,对于降低电磁耦合十分有利;(6)降频控制技术。高频信号对于周围设备的电磁影响较大,因此,在保证电力系统及设备正常工作的情况下,必须采取相应的措施降低输出信号的频率,尤其是功率较大的输出信号;(7)多层板去耦技术。(8)布线技术。线路中各管脚与连线之间会相互影响,进而会影响电力系统或设备的电磁兼容性,因此,需要根据实际情况按照相应的规则进行合理的布线,一般来说,布线方法分为环绕布线、线径选择,分层处理三种方式;(9)软件技术方法。软件程序容易受到外界干扰的破坏,出现走向错误,进而产生错误的动作,影响系统的正常工作,因此,需要采取相应的方法提高软件的抗干扰性,一般来说,可以通过加入空指令、定时监视主程序、收留井法、容错技术等等方法实现这一目的。
另外,电力设备的自动化运行环境往往比较差,因此,还需要采取相应的抗干扰措施,保证安装运行环境的安全,尽可能减少电磁干扰,当前情况下,大多数的电力设备自动化安装过程中常常采用导磁性能较好的材料设计制作机箱,采取相应的屏蔽、接地措施等降低电磁干扰。电磁兼容技术是电力系统自动化设备应用中必须要解决的问题,实际的电力安装运行工作中相关工作人员必须重视这一问题,加强对工作人员的基础知识培训,尽可能采取一切有效措施降低电磁干扰,保证自动化设备的安全、正常运行。
结束语
自动化设备在电力系统中的应用越来越广泛,本文主要讲述几种常见的降低电磁干扰的兼容技术,并简单介绍了电磁兼容技术在电力系统自动化设备中的应用手段。为了尽可能减少电磁兼容问题,相关研究人员还应该大力推行现有的电磁兼容技术,并再次基础上不断的深入研究,完善技术标准,最终促进电力系统自动化设备的应用,促进电力系统的发展进步。
参考文献
[1]谢冬.浅析电力系统自动化的现状及对策[J]. 科技与企业. 2015(11)
[2]张汝山.电力系统自动化设备的电磁兼容技术[J].应用科技.2013(35)
[3]唐涛.电力系统厂站自动化技术的发展与展望[J].电力系统自动化.2011(04).
论文作者:郝瑞兴
论文发表刊物:《电力设备》2016年第5期
论文发表时间:2016/6/16
标签:电力系统论文; 技术论文; 干扰论文; 自动化设备论文; 电磁论文; 线路论文; 电磁兼容论文; 《电力设备》2016年第5期论文;