浅析如何提高电力系统抗干扰能力

安忠军，安文丽

（山西省平遥供电支公司，山西 平遥 031100）

浅析如何提高电力系统抗干扰能力

安忠军，安文丽

（山西省平遥供电支公司，山西 平遥 031100）

文章为抑制干扰，尽量减少或消除干扰对电力系统的影响，从硬件抗干扰、软件抗干扰两方面详尽阐述可行性办法。

提高；抗干扰；能力

近年来，随着科技的发展，各种微处理器、单片机在智能化仪器、仪表等领域得到广泛应用，有效地提高了生产效率，提高了控制效果与经济效益。但是，工业生产的工作环境往往是比较恶劣和复杂的，其应用的可靠性、安全性就成为一个非常突出的问题。许多应用系统在进行仿真调试和实验室内联机试运行时都是成功的，然而一进入现场使用，系统则会产生预料之外的误动作或误显示，严重时导致系统失灵，甚至造成巨大的损失，电力设备尤其如此。

要提高系统的抗干扰能力，就要求弄清干扰的来源。主要搞清楚是什么干扰，才能对症下药，在设计中采取相应的措施，提高系统的可靠性。就电力设备来说，干扰主要来自以下几个方面：

（1）静电干扰：它是电场通过电容耦合途径窜入其他电路的，包括电路周围物件上积聚的电荷直接对电路的泄放，大载电流导体产生的电场通过寄生电容对受扰装置产生的耦合干扰，两导线之间会构成电容，印刷线路板上各印刷电线之间、变压器线匝之间和绕组之间也能构成电容。

（2）磁场干扰：空间磁场通过对装置的互感耦合形成磁场耦合干扰。载流导体如动力线、电动机、发动机、电源变压器和继电器等都会在周围产生磁场，而交变磁场则对其周围闭合电路产生感应电势。

（3）漏电耦合干扰：绝缘电阻降低而由漏电流引起的干扰。在环境比较恶劣（如潮湿等）或元器件性能退化、器件老化的情况下易发生。

（4）共阻抗感应干扰：电路各部分公共导线阻抗、电源内阻抗压降和地阻抗相互耦合形成的干扰。这是普遍存在的一种干扰。如通过汇流条将电源引入，又将返回信号引入地线。当模拟地与数字地接在一起时，数字信号就会耦合到模拟信号中去。

（5）电磁辐射干扰：各种大功率高频、中频发生装置、各种电火花以及电台电视台等工作时，将产生高频电磁波，向空间辐射，影响其他设备，从而形成电磁辐射干扰。

（6）因控制系统结构设计、元器件选择、安装、PCB布线、制造工艺和外部环境条件等。

所以在系统硬件设计过程中，主要针对以上6个方面采取抗干扰措施，提高抗干扰能力。

干扰的传播途径有两种：①传导方式，干扰信号通过各种线路传入；②辐射方式，干扰信号通过空间感应传入。这两种传播途径形成的现场干扰，对电子电力系统的影响可分为两类：一类是干扰模拟量输入通道，影响模拟量采样值；另一类是干扰程序，使软件出错，造成“假停机”或运算、逻辑功能不正常现象。为抑制干扰，必须采取适当预防措施，尽量减少或消除它对系统的影响。

1 硬件抗干扰

就电力系统的系统硬件设计过程来说，主要针对以下五个方面采取抗干扰措施，提高抗干扰能力。

（1）对于空间辐射干扰的抑制采用的方法是屏蔽。用铜或铝等导电性能良好的金属材料制作的封闭金属盒可以阻断电场干扰途经且有静电屏蔽功能，这种屏蔽盒接地后还可阻断磁场干扰途经，兼有电磁屏蔽功能。

（2）在输入和输出通道上采用光电耦合器来进行信息传输。光电耦合器能有效地抑制干扰信号。

（3）用电流传递远距离模拟信号。远距离传送模拟量电压信号时，很容易引入干扰，而电流传送的抗干扰性要好的多。

（4）电气设备供电线路是干扰的主要来源，为此采用隔离变压器接入电网，可以防止电网的干扰侵入测控系统。隔离变压器与普通变压器的不同之处在于它在初级和次级之间加了一层屏蔽层，并将它和铁芯一起接地。系统所有信号线与高压电器分开走线，进一步降低来自电源的干扰。

（5）PCB板设计和制作中的可靠性措施。印制电路板要合理分区，单片机系统分为三区，即模拟电路区（怕干扰），数字电路区（既怕干扰、又产生干扰），功率驱动区（干扰源）。印刷板按单点接电源、单点接地原则供电。三个区域的电源线、地线由该点分三路引出。噪声元件与非噪声元件要离得远一些。

使用满足系统要求的最低频率的时钟，时钟发生器尽量靠近用到该时钟的器件，选用外时钟频率低的微处理器可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。石英晶体振荡器外壳接地，时钟线尽量短。

单片机电路的电源都要加一个电容，这个电容有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，提供和吸收该集成电路开门、关门的充放电能量；另一方面旁滤掉该器件的直流干扰。在电源一进入电路板的地方加一个去耦电容。

从高噪声区来的信号要加滤波，继电器线圈处要加放电二极管，可以用串一个电阻的办法来软化 I/O线的跳变沿或提供一定的阻尼。I/O驱动器件、功率放大器件尽量靠近印刷板的边，靠近引出接插件。

2 软件抗干扰

在现场使软件出错的主要是电压拉偏、电频率偏离、强电器设备的启动、空间电磁场的感应等。对于这些干扰，虽然在硬件抗干扰措施中作了各种努力，但是其中某些干扰还是能影响到软件的运行，造成产品功能的异常或丧失。由此看来，软件抗干扰措施显得特别重要。软件出错的表现形式有：程序死循环、时钟停止、指令执行错误、程序复位、参数被改变及程序飞掉等。软件抗干扰措施主要有以下几种：

2.1 用软件消除采样数据中的零电平漂移

在数据采集系统中，应用了大量的电子元器件，这些元器件大多数对温度比较敏感，其工作特性会随温度变化而变化。这些变化反映在输出上，就是使零电平随温度变化而有缓慢的漂移。这种零电平漂移必定会叠加到采集的数据上，导致采样误差的增加。

为了消除由于零电平漂移导致的误差，提高数据采集的精度，可采用下面的方法：每隔一段时间，将传感器置于零输入下，分别扫描各模拟输入通道的零输入信号值，并将它们存入相应的单元。在数据采集程序中，每读入一批数据，都要先经过“清零点过程程序”处理，即将采集到的数据与零电平相减，得到的就是零电平漂移影响很小的数据，基本上消除了零电平漂移分量。

2.2 软件滤波

软件滤波，又称“数字滤波”，就是通过特定的计算算法处理，减少干扰信号在有用信号中所占的比例，它实质上是一种程序滤波。

How does the Brief Analysis Enhance Electrical Power System Antijamm ing Ability

An Zhongjun，An Wenli

The article is the barrage jamm ing, reduces or the interference elim ination as far as possible to electrical power system’s influence,from the hardware antijamm ing, the software antijamm ing two aspects elaborates the feasible means exhaustively.

enhances; antijamm ing; ability

TM 73

A

1000－8136（2010）36－0021－02