电力系统自动化设备的电磁兼容技术

徐奕昕 李光宇

摘要：电磁兼容技术能够有效解决电力系统设备运行过程中出现的干扰问题，并保证电力环境中各种电器设备的安全共存，同时其在自动化设备中的应用能够有效减少电磁对设备运行的干扰，从而提升自动化设备运行的准确性，保证电力系统的稳定运行。所以，在设计和安装电力系统自动化设备时，需要通过试验测试设备在系统中的电磁兼容性和抗电磁干扰能力，从而采取有效措施使其能够在电力系统中稳定运行，并且不会因自身运行产生的电磁干扰影响其他设备的正常工作。

关键词：电力系统;自动化设备;电磁兼容技术

1电磁兼容技术的主要研究方向及其应用原理

1.1抑制干扰源的影响

抑制干扰源对敏感电路、元件和设备实现了电磁兼容，确保敏感设备稳定运行，是电磁兼容技术的一个重要研究方向。其中，最常见的有效手段是通过设置滤波电路或组件抑制干扰源的传播，根据干扰源的电磁特性实现对特定幅值电磁波的过滤拦截或者将其在滤波过程中消耗吸收，从而形成对滤波电路下游电路的有效保护。

1.2阻斷电磁干扰的传播路径和弱化电磁干扰

电磁兼容技术的另一个研究思路是研发和利用屏蔽材料，构建起对电力系统的设备、线路或装置的密闭保护空间，从而通过屏蔽材料吸收干扰源的磁力线，将电磁干扰隔离在空间内部或外部。一方面阻止外部电磁干扰源对屏障内设备和装置的干扰，另一方面可以防止屏蔽装置内部的高频率、大功率和高电压设备的运行成为电力系统干扰源。

1.3优化电子电力设备的电磁环境

通过合理布置电力系统中的设备和线路，能够降低发生电磁干扰的概率，有效优化电子电力设备的电磁环境。通过分析所有设备、线路和装置的电磁干扰与电磁耐受性能特征，将易于发生相互干扰的线路和设备尽量的分开，并且对重点干扰源采取电磁屏蔽的措施，防止不同设备之间发生电磁耦合和感应。其次是在线路设计中需要针对脉冲功率大、高频导线以及敏感线路进行屏蔽或隔离，利用电路隔离元件把敏感电路隔离和保护起来。但是，在选择和使用隔离电气元件时要注意避免元件本身成为新的干扰源，在满足电磁兼容要求的前提下尽量选择小功率的元件。

2电磁兼容技术的设计方法及应用

电力系统自动化设备中的组成元件大多数属于敏感电子部件，对电磁干扰较为明显。在设备与设备之间存在着大量的高频率电信号传输，电信号在传输的过程中产生的磁场会对设备以及工作环境造成极大的影响，因此各个设备中存在着极大的电磁兼容问题。通过对电力系统自动化设备进行合理的电源频率、接地方式、集成电路以及布线系统设计，提高电力系统的电磁兼容性，减少系统内部的电磁干扰，维护工作环境的稳定状态，使设备高效、稳定、安全地运行。

2.1电力系统自动化设备电源频率的设计

为保障电力系统自动化设备的稳定工作，需要对电源的频率进行科学合理化的设计。由于电力系统电流量庞大，导致输出的电压变高，因此要求电源频率也较高。频率高，发电机的转速快，谐波频率也变高，在增加了发电机电抗的同时也影响了设备整体运行，为降低其带来的危害，采用60Hz的电源频率和高性能发电机，既能保证输出高电压，又能降低电源对设备电磁兼容的影响，还能降低电源的工作电压，使电力系统自动化设备的运行更加稳定。

2.2电力系统的频率调整和接地方式的设计

在电力自动化控制系统的运行过程中，会进行大量高频信号的传输，从而产生很强的电磁场。为了提高系统的电磁兼容性，可以在满足信号传输质量的前提下降低信号传输频率。另外，通过合理的接地方案将系统运行产生的漏电流导入地下，也是实现电力系统电磁兼容的重要手段。当设备或系统的运行频率高于10MHz时，采用多点接地的方式才能有效预防电磁干扰。而对于最高频率低于1MHz的系统，可以将所有设备或装置进行集中接地。如果系统的工作频率介于1-10MHz，则根据系统的实际结构特点采取混合接地措施。

2.3电力系统自动化设备的集成电路和系统布线

集成电路是一种由微小、低消耗、智能化元件构成的具有一定特殊功能的微型电子部件。随着微电子技术正向智能化和高可靠性发展，目前大多数的电力系统自动化设备采用高密度三维集成电路。通过计算机在分成电路板上设计芯片，利用印刷集成电路技术将设计的芯片直接复制粘贴到集成电路板，不仅可以提高集成电路的设计效率，有效地减小电力系统集成电路分布参数，使系统中的电路不互相干扰，从而有效提高系统的电磁兼容性为满足广大用电客户的需求，电力系统自动化设备采用综合布线系统。选用一系列合乎国家标准的高品质材料，将系统的各种电信号传输媒介以模块化的组合方式进行综合，采用RJ-45等专业接口，使电信号等数据传输和跳线的跳接更为便捷，并且可以与语音识别系统兼容，通过中央处理系统可以集中管理系统的数据传输，使电信号的改动或传输过程中遇到的故障不影响其他的电信号传输，可以满足扩展的需求，提高系统的电磁兼容性，使系统管理更为方便。

2.4通过试验评估设备的电磁兼容性

在安装使用电力系统自动化设备之前，应当根据电力系统的电磁环境特点确定自动化设备的电磁兼容指标，并且在专业实验室对自动化设备进行电磁兼容性评估。试验指标的确定需要根据电力系统正常运行情况下的电磁环境确定，要避免设备安装运行后形成对其他设备的干扰。在试验中要针对设备的电源、输入、输出以及接地端口设置不同的试验指标，通过模拟运行环境施加不同类型的电磁干扰，测试并获取各个部分的抗干扰性能参数。电磁兼容性试验的测试常用电磁干扰试验类型及其干扰信号的加载标准（见表1），为设备安装中采取必要的抗干扰措施、实现电磁兼容做好准备。

3结束语

电力系统自动化设备在运行的过程中易受多种类干扰源的影响而造成性能降低，随着我国科技的高速发展，就目前形式而言，电磁兼容技术是电力系统自动化设备中最重要的应用技术。通过提高系统的电磁兼容性，可以减少设备对其工作环境的干扰并且提高设备本身的抗干扰能力。从经济方面看，其不仅可以节约电力系统维护的费用，还可以带了巨大的经济效益，但随着用户要求的不断提高，电力系统的需求也逐渐增大，对电磁兼容的要求也就越高，因此还需不断完善。

参考文献

[1]彭江鹰.电力系统自动化设备的电磁兼容技术[J].通信电源技术，2019，36（2）：36-37.

[2]郭晓敏.电磁兼容技术在电力系统自动化设备中应用的探讨[J].通信电源技术，2017，34（4）：238-239.