综合自动化系统的抗电磁干扰

摘 要：针对综合自动化系统电磁干扰的问题，本文从干扰源、传播途径及后果等方面进行了分析，提出了：减少耦合途径；提高装置本身抗电磁干扰能力；信号电缆尽可能避开电力电缆；采用不间断电源UPS等措施，提高综合自动化系统的安全可靠性。

关键词：综合自动化系统 干扰源 传播途径 电磁干扰措施

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（a）-0111-02

高压电器设备的操作、短路故障等将会产生电磁干扰，引起自动化系统的非正常工作。为了减少电磁干扰对综合自动化系统工作性能的影响，因此，需要对综合自动化系统中的存在的电磁干扰能力进行相应的分析。

1 干扰源分析

1.1 内部电磁干扰

主要由元件布置、系统结构和生产工艺等引起。由电容引起的不同信号感应、杂散电感；长距离线路传输形成的反射波；多点接地形成的电位差干扰；尖峰信号和寄生振荡引起的干扰等。

1.2 磁场电磁干扰

工频、脉冲、辐射、阻尼振荡磁场。

1.3 瞬变和高频的干扰

这就是由雷电、电感负载断开、开关断口重燃等方面的原因所引起的频率上的各种振荡波；再由雷击、熔断器断开低压线路、切除短路故障等方面的原因引起的各种浪涌。

1.4 电源扰动

由大负荷变化引起的幅值不超过10%的电压波动；由电弧和电焊这些方面造成的间谐波；对电力线路中载波设备等方面对其造成附加信号上的扰动；由故障切除、短路、重合闸、大负荷突变等引起的电压出现中断或者突降；同时由系统中的高频炉、用电设备等造成的谐波污染等。

2 干扰的传播途径及后果

电磁干扰可以通过传导和辐射干扰两个途径入侵RTU，而这两者之间存在相互转换的关系。共阻抗、电容性、电感性、辐射耦合是电磁干扰耦合的途径主要几种。高频率、大幅度、陡前沿是电磁干扰的共同特点，是通过分布电感耦合或各种分布电容到综自系统中去。电磁干扰将造成以下几种后果。

（1）干扰开关量输入通道使开关跳、合闸出口回路误动，对刀闸、开关分、合等位置判断错误。

（2）干扰模拟的量在输入通道时，使通道内的采样数据出现错误，进而引起了元器件的损坏，微机上的保护误动，或者影响到采样的精度以及计量上的准确性能。

（3）计算机在工作上出现死机和不稳定现象是由干扰电源回路造成的。

（4）自定装置无法工作是通过干扰数字电路和CPU等方面导致的。

所以说采用合理的抗干扰的手段和措施是有必要的。

3 电磁干扰的措施

一次、二次系统是一个整体系统，它们既密切相关，又相互影响。如不采取一次系统控制电磁干扰的措施将会对二次回路造成很大干扰，所以，应对一、二次系统设计统一进行考虑。抑制或消除电磁干扰主要从三个方面进行着手，即降低对干扰的敏感程度；切断电磁耦合途径；抑或制消除干扰源。对于综自系统来说，应把重点放在前两个方面。

3.1 降低干扰源的影响，减少电磁耦合途径

综自动系统外部干扰产生的是不易消除的。如果想降低干扰源，可以通过减少电磁耦合的方法来实现。

电脑及其组件工作时，连接电位的变化是产生干扰的重大原因之一，因此安全的系统接地是抑制干扰的重要程序。要把防雷、保安为第一要务，在引入可变大电流的地方多设几根接地线路并加密。（此举是为了降低瞬间变大电流后引起的电位升高和电位差）如果要想解决很多干扰问题，必须要使接地电阻足够小及接地网设计合理。

系统应使用带有屏蔽层的控制电缆，且屏蔽层要可靠接地。电流回路中的三相中线和相线应使用同一根电缆，以防较大的感生电压和电流对电缆的安全和绝缘造成严重影响。当在屏蔽层中有一点接地时，电压将为零，有效减少了感应电压；当在屏蔽层中有两点接地时，感应电流与磁通相互中和，有效降低了磁场藕合感应电压。为减少感应耦合，铺设控制电缆时要尽可能远离母线并尽可能减少平行度，同时还要远离避雷器及避雷针接地点。

3.2 提高装置抗干扰能力

（1）装置的机柜和机箱的输入端子对地接入一个耐高压的小电容，可以抑制外部高频干扰。

高频干扰都是通过端子串入的，当高频干扰到达端子时，通过电容对地短路，避免了高频干扰进入自动化系统内部。

（2）装置的机箱和机柜应可靠接地。

综自系统的接地方式分为工作和安全两种。安全接地是指外壳接地，一般与一次设备共用接地网。安全接地主要是为防止工作人员因绝缘降低而遭遇触电危险，及设备绝缘损坏时保证设备的安全。为降低瞬变过电压，应尽可能使接地线可靠和短，且要良好地连接在槽钢上，并焊接在地网上。

（3）模拟量输入抗干扰措施。

模拟量抗干扰措施的另外一种手段是滤波（分硬件滤波和软件滤波）。全自动智能装置采集的模拟量，大部分来自一次系统的电压、电流互感器，经过设置在智能化系统交流输入回路中的隔离变压器隔离，这些隔离变压器之间有屏蔽隔离层，保障了接地安全，效果良好。抗干扰除了模拟外还有另一种方法就是滤波，滤波又分硬件和软件。硬件滤波是指模拟量输入回路经过一个硬件滤波器，吸收差模浪涌，以防止频率混迭。按照频率将硬件滤波器分为：带通、高通和低通滤波器。按硬件种类将滤波器分为：RC、电感和电容滤波器。软件滤波不需增加硬件设备，调整参数方便，且滤波范围、可靠性、稳定性等均较好，得到了广泛的应用。

（4）数字量输入、输出抗电磁干扰措施。

开关、变压器档位、刀闸位置信号是系统数字量的输入主要数据。为取得良好效果，可将输入经过继电器触点和光电耦合器隔离。为了减少外界的干扰，近年来采用了220 V直流，经端子排和光电耦合器变换为24 V后输入到采集装置。针对继电器由于触点抖动引起的信号误动，处理办法是采用软件设置去抖延时进行判断处理，效果明显。另外如果条件允许的话，开关、刀闸采取双遥信，常开接点和常闭接点配合使用，可以有效避免抖动干扰。数字量的输出，大多数是对断路器、隔离开关和主变压器分接开关的控制。主要采用出口继电器进行隔离，防止因干扰引起误跳闸。

（5）装置工作接地。

智能全自动装置除安全接地外，还需要可靠的工作接地。微机电源、模拟、数字、噪声、机壳及屏蔽等，都是工作接地种类。不同地线有不同的处理方法：是浮地还是共地，是分散还是多点接地，是一点还是点接地，需根据实际情况综合考虑。其原则为：分开噪声和信号；分开强和弱；分开数字和模拟。

保证系统可靠运行的关键是提高自动化系统自身的抗干扰能力，良好的抗干扰能力是系统在恶劣的环境中可靠运行的保证，为主站端提供准确数据。

3.3 其它因素

3.3.1 安装布线

为了使互感耦合减少，二次接线时，不能使虑强、弱信号共用同一电缆；并尽可能使信号电缆远离电力电缆，且尽可能减少其平行度。

3.3.2 计算机电源

电源的断电或无预警断电将对计算机造成致命危险，丢失数据、损坏硬盘等问题。为大力抑制干扰，可以采用在线式UPS电源，确保计算机在掉电的情况下能够连续安全运行。规程要求在掉电情况下，UPS容量应能够维持安全运行1h（建议能够尽量维持运行2个h）。对于系统不能采用UPS电源的情况，为了滤除或屏蔽掉干扰电源，可采用隔离变压器或电源滤波器。为防止故障造成计算机系统掉电，可以采取将计算机电源单独从电源母线引出。

4 结语

全自动智能化抗干扰系统需要根据具体情况具体分析，综合考虑，其中，最重要的一环是提高自动化系统的抗电磁干扰设计。另外，为确保计算机能可靠运行，建议用户在购买产品时应充分考虑置的抗干扰能力和运行环境。在设计施工时，也要充分考虑各系统设备合理安排方位、布局、安全系统的安排抗干扰的能力，首先考虑有隔离和屏蔽的电缆，合理铺设。只有安全、全面、系统的考虑抗干扰设计，才能保证全自动装置的稳定运行。

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