摘要：目前，我国的综合国力在不断的加强，对铁路电力远动系统设备干扰源进行分析，讨论各种干扰源的干扰特点及对铁路电力系统设备产生干扰的方式，浅析解决各种干扰源的措施。
关键词：铁路；电力远动系统；抗干扰
铁路电力远动系统由远动控制主站、远动终端和通信通道三部分组成，是近年来在国内全面推广的铁路电力新技术，其技术含量高，是涉及铁路电力工程设计、各级电力调度管理模式、远动终端的数据采集和处理、各级远动控制主站与远动终端之间数据通信及计算机系统等多专业的系统工程。在铁路远动系统建设过程中，如果不充分考虑可靠性问题，在强电场干扰下，很容易出现差错，使整个电力远动监控系统无法正常运行或出错误（误跳闸事故或发出指令不动作等），无法向站场和区间供电，影响铁路行车安全。
1典型铁路电力远动系统的构成和主要功能
铁路电力系统的安全可靠性直接影响着铁路运输的安全稳定运行,因此为充分发挥电力贯通线的作用,确保供电系统和铁路系统能够协调稳定运行,电力远动系统被引入到铁路电力系统。通常铁路电力远动系统是由一个综合控制的远动控制主站,通过分层分布式的网络结构,对多个被控终端进行自动化控制。因此典型铁路电力远动系统通常由远动控制主站、通信通道、远动被控终端三部分组成。本质上来说,铁路电力远动系统的主要任务就是,将电力系统运行状态和供配电的实时信息采集并输送到远动主控站,然后把远动主控站的命令发送到远动终端,对设备进行控制和调节。其功能主要体现在:遥测、遥信、遥控功能;线路故障检测;采集、传输、分析、处理功能;显示、编辑、定义、打印功能等。
2远动系统设备干扰的主要来源
2．1自然界的干扰
所谓的自然界来源的干扰。指的是各种各样的电磁噪声引起的自然现象,包括雷电,大气噪声,宇宙电磁辐射的异常等等。而大气层中最为常见、最为严重的电磁干扰源就是雷电。造成雷击点的成因主要是雷电引起了一个强大的电磁干扰,且通过瞬间场和其影响波及到周围造成干扰。
2.2放电过程产生的干扰
在实际的生活与工作当中，放电现象有很多种例如辉光放电、弧光放电、摩擦产生的静电放电等。在所有的放电类型中持续性质的放电包括弧光放电以及电晕放电，瞬态放电包括静电放电。弧光放电是在铁路系统记录中最常见的一种放电形式，经过确认这种放电形式所产生的电磁干扰强度最大，放电过程中所产生的噪声或者电磁干扰都很有可能对电路相关运行装置造成损伤。弧光放电是铁路电力系统中最常见的放电形式，电磁干扰强度最大，在整个电网内部，输电线事故的发生与排除等各种运行状态所引起的突变、工作中相关高压开关设备操作、设备触头的通电或者断电瞬间，触头间距微小。一旦触头间的电压梯度比场致电子发射的临界电压值大等这些情况，都会产具有强烈电磁干扰的弧光放电。
2.3 电网干扰
与配电线路相关的负载变化、配电线路阻抗都属于电网干扰。具有较大功率电机或者设备的启动、大型变压器的励磁冲击电流等这些现象都非常有可能引起供电电压的瞬时变动。例如掉电过电压、电流冲击、高频震荡等干扰现象在很大程度上是由供电电压瞬时变化产生的。这些干扰都会均会凭借接地网络、供电线等介质侵入到系统，导致系统设备逻辑电路混乱不堪，最终让RAM 中的数据和程序遭到严重破坏，以至于系统瘫痪无法运转。电网干扰产生的媒介主要包括输入线、输出线、通道线、电源线、设备屏蔽、接地网络等。事实上铁路电力系统设备自身对外部产生干扰的可能性非常小，抗干扰最终的目的就是凭借干扰抑制技术，降低干扰源与设备的耦合，使其处于可以承受的范围中。最普遍的干扰措施抑制方法有滤波、瞬态噪声、屏蔽、接地等。
3抗干扰的原理和措施
3.1屏蔽
屏蔽是防止静电和电磁干扰的一个十分有效的方法。首先,需要根据实际的情况进行选材,针对不同工作时段、工况段,需要了解此段的干扰属于电场干扰、磁场干扰还是电磁场干扰,从而选取对应的屏蔽材料。电场屏蔽可选择铜、铝、银等材料;磁场屏蔽选用的材料包括铁、镍铁合金、坡莫合金等;电磁场屏蔽需选择铜、铝等高导电材料。其次,在屏蔽结构的设计上,尽量选择封闭性的金属整体,或者在保证良好电气连接的前提下,可由几部分组成。结构设计需区分开来强电部分和弱电部分,条件许可,可选择在强、弱电之间加一层接地和机箱的金属板。再次,远动系统设备的电源配电线要使用带金属屏蔽层的电力电缆,且保证电缆两段屏蔽层接地。对于电源变压器的屏蔽设计,可在初、次级绕组间加一层静电屏蔽。
3.2自动化设备的位置和布线要合理
一体化微机保护装置、RTU子站都需要被装到高压室开关柜上，“四遥”信息通过一个高压室连接到主控室的通信电缆，运用RS485等接口方式把信息传递到通信管理机的位置。因此电磁干扰很容易通过电缆的电力负荷波动或者自动操作开关引起，这种干扰会导致使信息误码率大大提高，最严重的情况会损坏RS485等接口。除此之外，由于夏天高温导致高压室的温度也很高，所以对上述所提到的一体化微机保护装置、RTU子站热量产生的干扰绝对不能被忽视。以上问题可以通过把RTU子站、一体化微机保护装置在主控室进行集中组屏，最大限度地降低各种干扰源对装置的干扰，也可以减少高温所产生的负面影响，有助于改善设备的运行环境，便于试验人员对装置的检修工作开展。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在二次回路进行布线任务的时候，应该考虑尽量避免互感耦合现象的发生、隔离，保证不会犹豫互感耦合现象所产生的干扰对系统内部造成侵害。高压母线与电缆之间要保持一定的距离，注意把平行布设长度降到最低。避雷针和避雷器的接地点、电容式电压互感器等均属于高频暂态电流的入地点，运用控制电缆的方式降低耦合感应。
3.3完善接地措施
同轴电缆的屏蔽层一端接箱式变电站综合地线，另一端接通信站工作地线。由于地线入地点不同，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，地环路电流导致在同轴电缆内形成差模干扰电压。要消除这种影响，须将同轴电缆的接地置于一个电位基准上。将同轴电缆换成铠装电缆，即将车站通信站侧的钢铠接入通信工作地线，利用钢铠将通信工作地线延伸至同轴电缆另一端，而不与箱变处综合地线相连。此时同轴电缆的钢铠相当于接地排成为通信工作地线的延伸，同时为同轴电缆提供了一个屏蔽通道，同时还能起到消除两端接地电位差的作用。经过完善这样接地方式可明显提高了同轴电缆在这种复杂的电磁场环境中的传输的安全性、可靠性。从而保证了远动系统的稳定性。
3.4滤波
铁路电力远动系统设备虽然在经过屏蔽和接地等抗干扰设计之后,可以有效的抑制电磁干扰,但是在有些时候,电磁干扰的电平可能仍高于标准允许的电平。因此,在针对系统设备的传导干扰时,滤波是十分有效的方法。在系统中,设计加入干扰滤波器是有效防止传导干扰的重要手段。电力系统中产生的干扰信号通过传导耦合产生的噪声电平,可以使用干扰滤波器使之减小到可以接受的水平。滤波器通常是由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波电路。其设计重点在于,其电路结构能在0.15～30MHz频率范围内获得要求高的插入损耗。特别重要的是要考虑输入、输出抗阻不匹配给滤波特性带来的影响。在电源线中使用滤波器,还得考虑对滤波器能承受相当高的低频工作电压和额定电流。
3.5使用隔离装置
要想让远动终端电源不被干扰，可以使用隔离变压器，通过变压器初级与次级寄生电容的耦合来消除电源中的高频噪声。在变压器初级与次级之间应用屏蔽层进行隔离，这样可以减少分布电容，达到提高抗共模干扰的目的。通过控制断路器、调压器以及负荷开关分接头的位置来抵抗开关输出量的干扰，通过控制隔离开关、断路器、负荷开关的触点以及调压器分接头的位置来抵抗开关输入量的干扰。尽量让电力电缆与信号电缆分隔开来，在对远动终端进行施工时应注意互感的影响。在系统中可以使用光电耦合器，它具有很小的输入阻抗，并且有较大的干扰源内阻，在输入以及输出回路上没有太多的分布电容，也具备较高的绝缘电容。应用光电耦合隔离器能够避免回路中一端的干扰传输到另外一端，进而避免系统ＣＰＵ受到干扰。
3.6使用限流避雷针和电解电极
雷电直击将导致对抗和强烈的感应现象,要避免损坏设备,就必须严格安装避雷器并对等电位施工。当直击雷发生,减少入地的电流被视为一个最好的选择。采用避雷针以及电解地极可以有效降低入地电流。
3.7通过电磁密封衬垫减少缝隙阻抗
工作中所使用的电磁密封衬垫是通过非常具有弹性的导电材料制成的，这种密封衬垫的主要作用是消除缝隙、把缝隙中的非接触点添满。把连续的密封衬垫置于缝隙中，对防止电磁泄露有显著的效果。就犹如使用橡胶密封衬垫后水杯不会漏水一样，是一种非常普遍的应用方法。在同样的条件下，可以考虑应用金属构件进行表面的镀锡处理，因为锡这种材料接触面接触电阻比较低，而且相对比较稳定。
3.8其他抗干扰措施
高次谐波可以通过低通滤波器消除，运用双端对称输入以及离散采集的方法，并选择与软件相对应的数字滤波技术，可以抵抗共模干扰。将功能模块进行分散供电，在每个功能模块上设置独立的电压超载保护装置，以避免某块稳压电源故障破坏了整个系统，也能够降低公共电源出现耦合以及公共阻抗相互耦合的概率，有效提高了系统供电的稳定性。在进行数据采集时，将专门的变送器屏蔽柜去掉，然后将其封装在ＲＴＵ中，以简化中间环节，也缩短了变送器输出电路的长度。在通信站到终端的通信电缆上加上钢管保护，这样可以避免电缆交叉时出现同沟敷设。此外，在远动终端与调度中心使用出错重发技术，直到确认信息无误为止。
4 结语
远动技术相关的设备仪器变得愈加复杂，且发展速度越来越快，尤其是模拟电路、数路混合的情况变的更加普遍，电路工作频率与日俱增是产生电路干扰的主要原因之一。企业的生产计划颇受电磁干扰产生的影响，以至于生产计划被延误、产品质量得不到保证。所以非常有必要在产品设计、研发时期，运用抑制瞬态噪声、屏蔽、接地等方式防止干扰。
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论文作者:杨如虎
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/24
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