鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)的抗干擾分析

李靜

摘 要：作為一種先進(jìn)控制方式，電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)的應(yīng)用對于確保鐵路電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性具有重要作用。本文首先分析了鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)設(shè)備的主要干擾源，然后具體探討了遠(yuǎn)動系統(tǒng)的抗干擾措施，以期為相關(guān)技術(shù)與研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：鐵路；電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)；抗干擾

1 鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)設(shè)備主要干擾源

遠(yuǎn)動系統(tǒng)類屬于電力系統(tǒng)，氣候、電磁、濕度、溫度等環(huán)境因素都會對其運行過程形成干擾，繼而影響其正常功能的發(fā)揮。遠(yuǎn)動系統(tǒng)的常見干擾源有：

⑴放電形成的干擾，主要有電源放電、摩擦分離引發(fā)的靜電放電、弧光放電等；靜電放電過程具有瞬時性的特點，其他兩種則持續(xù)時間較長。在遠(yuǎn)動系統(tǒng)放電干擾中弧光放電對其影響最為明顯。

⑵半導(dǎo)體元件開關(guān)過程形成的干擾，在當(dāng)前電力系統(tǒng)中，常使用具有功率半導(dǎo)體開關(guān)特性的各類半導(dǎo)體變流設(shè)備，此類設(shè)備在正常運行過程中產(chǎn)生的工作頻率相對較低，其功率容量較大，在開關(guān)操作中會瞬間導(dǎo)致頻率大范圍變化，進(jìn)而引發(fā)電磁干擾。[1]

⑶自然干擾源，是指在大自然中常見的自然現(xiàn)象所引發(fā)的各類電磁噪聲等，如太陽異常電磁輻射、宇宙電磁輻射及雷電輻射等，其中雷電引發(fā)的電磁干擾是自然干擾的主要形式，其會不同程度的破壞遠(yuǎn)動系統(tǒng)的輸電網(wǎng)絡(luò)。

⑷電網(wǎng)干擾，此種干擾是指因大功率設(shè)備短時啟動造成的電流與電壓瞬間大幅度變化，繼而形成的大量勵磁沖擊電流，此類高頻振蕩干擾會直接入侵到系統(tǒng)內(nèi)，引發(fā)系統(tǒng)邏輯錯誤或紊亂，最終造成系統(tǒng)癱瘓。

2 鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)抗干擾措施

2.1 開關(guān)電源濾波電路

鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)設(shè)備的電源主要采用貫通線的變壓器，因貫通線路用電量變化過于頻繁，發(fā)電設(shè)備工作的穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致電網(wǎng)波形失真效果嚴(yán)重、電壓波動幅度過大，由此造成遠(yuǎn)動系統(tǒng)設(shè)備開關(guān)電源電路受干擾影響較大。在開關(guān)電源中輸入濾波器電路，可大幅度改善開關(guān)電源的抗共模干擾和抗差模干擾能力。對于交流電網(wǎng)而言，中線與火線之間屬于低阻抗，所以與其相對的濾波器輸入端應(yīng)采用高阻抗，而是用差模電感可充分滿足此要求。因共模電感繞制過程中無法做到完全對稱，產(chǎn)生了寄生的差模電感，由此可在消弱共模干擾和差模干擾的同時降低元器件的使用數(shù)量。對于開關(guān)電源向外形成的輻射干擾可采用以下措施進(jìn)行抑制：（1）將一個0.01uF的電容并聯(lián)在每個輸出濾波電容上；（2）將一個470uF的電容并聯(lián)在所有整流二極管的兩端；（3）在整流二極管管腳位置套上一個磁珠；（4）將一個50uF的電容并聯(lián)在開關(guān)管控制極的輸入端，并與之前的電阻構(gòu)造成一個RC低通濾波器。[2]

2.2 恰當(dāng)安排自動化設(shè)備位置及正確布線

大部分的一體化微機(jī)裝置都會安置在高壓室的開關(guān)柜上，“四遙”信息利用通信電纜按照RS-485接口方式將信息傳輸?shù)酵ㄐ殴芾頇C(jī)中。此過程中電纜很可能會受到電力負(fù)荷變化、開關(guān)操作、強(qiáng)電電纜形成的電磁場干擾的影響，此類干擾會在一定程度增加信息傳輸?shù)恼`碼率，嚴(yán)重時則會導(dǎo)致RS-485接口損壞。因此在設(shè)備布置時，可將一體化微機(jī)保護(hù)裝置安置在主控室進(jìn)行集中組屏，如此不但能降低各類干擾對設(shè)備的影響，改善設(shè)備運行環(huán)境，同時還利于檢修人員對設(shè)備進(jìn)行年檢。

在二次回路布線過程中應(yīng)盡量對線路隔離，降低互感耦合，防止干擾通過互感耦合侵入；電容式電壓互感器、避雷針與避雷器接地點均是高頻暫態(tài)電流的入地點，控制電纜應(yīng)盡量與其隔離，以降低感應(yīng)耦合；同時控制電纜應(yīng)盡量避開高壓母線，并減少平行布設(shè)長度。具體可采取以下措施：（1）在電纜敷設(shè)過程中避免將類型不同的電纜捆扎在一起，低壓電源線、控制電纜及小信號電纜等應(yīng)與高壓線隔離敷設(shè)，防止強(qiáng)信號對弱信號形成干擾；（2）模擬量、開關(guān)量的輸入輸出接口及系統(tǒng)對外通信接口應(yīng)使用隔離變壓器或光電耦合器，使用光纖通信，以改善信號傳送的可靠性。

2.3 采用電解地極及限流避雷針

當(dāng)建筑受到雷擊時會出現(xiàn)近距離強(qiáng)烈感應(yīng)現(xiàn)象，要避免設(shè)備損壞，可在直擊雷發(fā)生后，通過接入限流避雷針或電解地極降低入地電流。

⑴電解地極采用3節(jié)直徑為63mm的銅管組成，管內(nèi)填充大量無毒化合物晶體。將銅管埋設(shè)在地下，在土壤水分滲透吸收下化學(xué)晶體會轉(zhuǎn)換為電解溶液，當(dāng)電解溶液被排出后會均勻浸入到土壤中，可產(chǎn)生具有良好導(dǎo)電率的成片電解離子土壤，使早期導(dǎo)電率較差的高山地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造成一個導(dǎo)通良好的電介質(zhì)通電通道，由此可大幅度降低接地極同附近土壤間的電阻。[3]

⑵DK限流避雷針主要由φ108mm、高為1500mm的可變阻抗變換器組成。在正常工作時其阻抗值保持在0.1Ω左右；在雷電發(fā)生時，DK限流避雷針會依據(jù)電流大小及隨時間變化率自行調(diào)整阻抗值，調(diào)整后的阻抗值最高可達(dá)到幾百兆歐姆以上。阻抗調(diào)整時間通常保持在25～100ns之間，在阻抗增大后，通過限流避雷針的電流會減小，此時阻抗會在調(diào)整時間內(nèi)趨向O值變化，由此雷電流在未出現(xiàn)旁閃的時間內(nèi)，會一直被約束在限流避雷針的阻抗變換器中通過，直到雷擊結(jié)束為止。

3 結(jié)束語

遠(yuǎn)動系統(tǒng)抗干擾的質(zhì)量將直接影響電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益，因此，相關(guān)技術(shù)與研究人員應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)鐵路遠(yuǎn)動系統(tǒng)的抗干擾分析，總結(jié)遠(yuǎn)動系統(tǒng)干擾來源及抗干擾技術(shù)措施。

[參考文獻(xiàn)]

[1]包潛翔，王凜.鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)設(shè)備抗干擾措施[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì).2012，05（35）：57-58.

[2]馮文彬.鐵路供電遠(yuǎn)動系統(tǒng)防電磁干擾的研究[J].科協(xié)論壇（下半月）.2010，06（10）：61-62.

[3]楊天勇.電氣化鐵道遠(yuǎn)動系統(tǒng)可靠性分析[J].甘肅科技.2011，13（14）：74-75.