摘要：本文阐述了电力系统自动化设备的电磁兼容的特殊性，着重指出了在产品设计和开发过程中遇到电磁兼容问题时应对的手段，同时预测了对电力系统自动化设备的电磁兼容的最新动向。
关键词：电力自动化；电磁兼容
随着电力系统自动化设备的迅猛发展和在电力系统的广泛应用，电力系统自动化设备的电磁兼容问题显得越来越突出。特别是电力系统继电保护、通信、控制和测量领域中应用的计算机系统（包括单片机系统），电磁兼容问题更为突出。
一、电力系统自动化设备电磁兼容问题
1. 1电力系统自动化设备电磁干扰的来源
由于电力系统本身是众多一次系统设备和二次系统设备的集合体，因此电力系统自动化设备作为二次系统设备的一部分，其电磁干扰的来源十分复杂。外来电磁辐射、一次系统设备、二次系统设备、二次系统设备之间、自动化设备内部元件之间、各传送通道间的电磁干扰均对自动化设备产生干扰与破坏。
1. 2电力系统自动化设备的微机系统（包括单片机系统）电磁兼容的特殊性
（1）电力系统自动化设备均包含有以微机系统为核心的大规模数字电路和模拟电路，其中应用最多的是二极管、集成电路块、微分电路、AöD 转换电路、DöA 转换电路，他们既是干扰源，又是对干扰的敏感器件，尤其以CMO S、DöA 最为敏感。
（2）脉冲干扰是研究的重点，因为微机系统以识别二进制码为前题的，其组成以数字电路为主，数字电路传送的是脉冲信号，同时也易对脉冲干扰敏感。以开关模式工作的开关及开关电源变化频率高达几十万赫，容易在内外产生脉冲干扰。
（3）干扰信号在微机系统表现的形态有差模与共模两种形态。电磁干扰侵入微机系统的主要途径有电源系统、传导通路、对空间电磁波的感应三方面（包括内部空间的静电场、电磁场的感应）。其中静电场、电磁场的感应在微机系统内部普遍存在，静电是CMO S 电路的大敌。由于微机系统工作于低电压大电流方式（5V、几百安），电源线、输入输出线构成高速大电流回路，故有较强的电磁应。
（4）对电源影响比较敏感。电源对电子系统的影响有电源波动影响和系统作用影响两个方面。所谓电源波动影响是指由于电源波动引起的信号紊乱和系统失调。系统作用影响是指因电源是系统所有信号的交叉点而引起的系统各信号之间的相互影响。系统作用的大小与电源功率裕度、滤波能力及电源连线方式、分布形状有关。
（5）微机系统之间的系统内部传输线有延时、波形畸变、受外界干扰等三方面问题。
二、电磁兼容技术的设计方法
2.1滤波
通过滤波器对电磁干扰进行抑制。滤波器的网络是由分布或集中参数的电感、电容和电阻共同组成，并能对信号的频率进行判断，提取有用信号的频率分量通过，防止干扰频率分量通过，使电磁干扰降低到能够接受的程度。防止和降低电磁干扰的主要措施是使用滤波器，滤波器也能有效减少辐射干扰如对无线电干扰进行抑制，将相应的电磁干扰滤波器安装在接受机的输入端和发射机的输出端，将干扰信号过滤以实现电磁兼容的目标。
2.2隔离
干扰电磁场也存在于干扰线路（馈线）附近，当干扰线路附近存在其他导线时出现电磁耦合产生干扰。将其它线路与干扰线路进行隔离能有效简便防止这种干扰：将馈线按照一定的距离隔离分布能够使线路之间的电磁耦合削弱或切断。以下为隔离的注意事项：不要使其他线路和干扰线路平行排列，如果遇到必须平行的情况，则导线的间距L和直径D的比值不应低于40，并尽可能增大导线间距，另外平行部分越短越好；如果一般线路与敏感线路或者信号线与电源馈线之间需要平行排列时，导线间距不应低于50 mm；对其他线路会造成最大干扰的高频导线需要屏蔽；一些脉冲功率较大的脉冲线路也会严重干扰到其他线路，可以按照干扰线路处理。根据具体情况可以将低功率、低电平的数字电路当做一般线路。
2.3接地
在系统中的一个接地面与选定点之间建立电阻小的导电通路接与地面相接，由于系统中各个电子元件处于零电位并且相互连通，就建立了一个等同于地面的参考点。就是将它的电阻和电位都看作零，并且以其来参考电路中的信号，没有电流通过就没有电压降的产生，所以通过接地设备将干扰电流导入大地，减少干扰源传播的能量。
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2.4屏蔽
所谓的屏蔽，就是使用导磁或导电材料来制作壳、屏、板、盒等设备，将电磁能的范围限制在一定区域之内，用屏蔽体来减弱场的能量，最终防止电磁干扰。有三种屏蔽方法：磁屏蔽、电屏蔽以及电磁屏蔽。对不同功能、不同结构和不同安装地点的设备采取不同侧重点的电磁兼容技术措施。
三、电磁兼容技术在电力系统自动化设备中的应用
3.1频率设计技术
频率设计技术主要是研究如何解决频率兼容，这种技术比较复杂。其包括的内容有降频和谐波分离、最高工作频率设计、电平核实技术。
3.2接地技术
接地技术要注意两个内容：1）电源内阻分析技术，该技术主要是分析电源最大瞬时功率；2）接地点和地线设计技术，该技术要遵循功率隔离（将大功率和小功率隔开）和频率隔离（将高频系统和低频系统分开）的原则。
3.3布线技术
对于该技术，如何降低连线与各管脚之间的影响程度是其最终目的，分布参数就要得到限制。系统布线对分布参数的影响具有决定性作用，因此布线技术就成了设备或系统电磁兼容技术的关键所在。而布线技术又包括了分层处理、环绕布线以及线径选择3个大的方面。
3.4电源技术
电源技术分为两个方面，其一为以使用整流电源和电池的选择、电源之间是否需要交换、电源种类的选择、分布式供电与集中供电的选择为主的系统电源性质的选择，其二为保证电源有一定的功率剩余以及适当的容性电流吸收能力为主的电源特性的设计。
3.5降频控制
降低输出的高频信号的频率，但是要在系统正常工作得到保证的前提下，可以采取诸如将适当的电阻和电容加入到LED驱动电路中这样的措施来平滑处理某些输出信号甚至用来处理功率较大的输出信号。
3.6表面贴片
为了将电路板与集成电路合二为一，表面贴片技术应运而生。由于出厂产品非封装后的集成电路而是裸芯片，所以印制电路板时就用到焊接技术在表面粘贴裸芯片，此技术的优点之一在保证优秀的电磁兼容性的同时还保持了较小的体积。
3.7多层板去耦
随着科技的不断发达，微机系统的计算能力越来越强大，而且电路的尺寸也是越来越小，多层板电路成为了电路板印制的的主要模式。而多层板对降低系统各连线之间的分布参数影响有较强功效。
3.8软件技术
程序的“跑飞”现象出现在外界干扰破坏了程序的正常运行时，程序进而发生错误、不响应、中断甚至将芯片的内信息改写，干扰了正常工作的进行。如下三种方式能增强软件的抗干扰能力：
1）收留井法，添加空指令在处理程序后，防止“跑飞”现象的发生；
2）时刻监视主程序的运行状况，但主程序出现错误时，要能够及时发现并处理；
3）当信息或时间冗余时，采用容错技术的方法来增强抗干扰能力。
结束语
综上所述，针对电力系统自动化设备的电磁兼容技术的探究是非常必要的。本文详细分析电磁兼容技术在电力系统自动化设备应用中存在的问题，然后提出一些切实有效的解决对策。研究可得，将互相干扰的设备和电路进行隔离、用屏蔽和滤波技术增强抗干扰能力、将自动化设备进行接地处理对提高电磁兼容技术的应用有显著效果。希望本文可以为研究电力系统自动化设备的电磁兼容技术的相关人员提供参考。
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论文作者:王源,郝洪波
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/6
标签：干扰论文; 系统论文; 技术论文; 电力系统论文; 电源论文; 自动化设备论文; 电磁兼容论文; 《电力设备》2018年第31期论文;