電力系統(tǒng)中的PLC抗電磁干擾技術(shù)

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電力系統(tǒng)中的PLC抗電磁干擾技術(shù)

姜春雨

（寧夏電力石嘴山供電公司，寧夏石嘴山753000）

摘要：PLC被廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)之中，在被廣泛應(yīng)用的同時(shí)，受到多個(gè)方面的干擾。電磁干擾的來源主要包括兩個(gè)方面：其一是來自空間的輻射干擾，其二是信號(hào)線外部感應(yīng)的干擾。PLC系統(tǒng)中的嚴(yán)重干擾可通過三個(gè)途徑來降低，首先是將干擾源切斷，其次是降低耦合，其三是使設(shè)備敏感度的閾值提升。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；PLC；抗電磁干擾

1　電磁干擾概述

PLC被廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)之中，在被廣泛應(yīng)用的同時(shí)，受到多個(gè)方面的干擾。在實(shí)際的PLC現(xiàn)場中，一個(gè)普遍出現(xiàn)的問題是模擬與實(shí)際之間的誤差較大，系統(tǒng)失控，PLC受到的電磁干擾較為嚴(yán)重，實(shí)際上是因?yàn)殡姶挪粔蚣嫒?，因此在PLC中應(yīng)考慮電磁兼容的問題。分析電磁受到干擾的原因，主要是源于干擾源、耦合路徑和敏感設(shè)備三個(gè)因素。其中，PLC系統(tǒng)中的干擾源包括所有受到外部影響的設(shè)備或環(huán)境，耦合路徑是指干擾信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)的路徑，包括全部的接線及通電電纜等。而敏感設(shè)備則是指PLC系統(tǒng)之中的元器件、電路板等。干擾源的類型較多，在PLC的開發(fā)之中能夠通過相應(yīng)的措施來控制干擾造成的影響。其一，可以通過減少干擾源，減少PLC本身的干擾信號(hào)。其二，可以通過切斷耦合路徑，對(duì)不同的干擾采取不同的處理方式。其三，可以通過對(duì)敏感設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，在提升PLC自身抗干擾設(shè)計(jì)的同時(shí)，也結(jié)合干擾類型實(shí)際來選擇屏蔽、接地、隔離或者濾波等方法來保護(hù)敏感設(shè)備。

2　電磁干擾的類型及影響

PLC控制系統(tǒng)主要被電流或電壓劇烈變化的部位所影響，電荷劇烈移動(dòng)形成干擾源。電磁干擾的來源主要包括兩個(gè)方面：其一是來自空間的輻射干擾，其二是信號(hào)線外部感應(yīng)的干擾。在實(shí)際的PLC現(xiàn)場中，一個(gè)普遍出現(xiàn)的問題是模擬與實(shí)際之間的誤差較大，系統(tǒng)失控，PLC受到的電磁干擾較為嚴(yán)重，實(shí)際上是因?yàn)殡姶挪粔蚣嫒?，因此在PLC中應(yīng)考慮電磁兼容的問題。電磁兼容性是指Electromagnetic compatibility，是指電磁能正常運(yùn)行不被干擾的能力，具體包括兩方面的內(nèi)容：首先，設(shè)備的正常運(yùn)行過程中受到電磁的干擾應(yīng)控制在一定的限制之內(nèi)。其次是設(shè)備對(duì)環(huán)境的干擾也具備抗擾度。干擾的類型不同，主要根據(jù)噪聲的產(chǎn)生原因、波形、性質(zhì)或干擾模式的不同來進(jìn)行劃分。根據(jù)噪聲產(chǎn)生的原因，包括放電、浪涌、高頻振蕩等噪聲類型。根據(jù)波形及性質(zhì)，包括持續(xù)、偶發(fā)等類型的噪聲。根據(jù)干擾模式的區(qū)別，則包括共模和差模干擾的類型。其中，根據(jù)干擾模式的不同這種干擾分類方法較為普遍。所謂共模干擾是指信號(hào)和地之間的電位差，產(chǎn)生于電網(wǎng)串入、地電位差和由空間電磁輻射造成的共態(tài)（同方向）電壓迭加。共模電壓尤其是在采取性能差的配電器進(jìn)行供電時(shí)，共模電壓會(huì)比130V更高。共模電壓在不對(duì)稱電路的作用下能夠轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅ｋ妷?，?duì)測(cè)控信號(hào)有所影響，元器件因此而受損。信號(hào)兩端的干擾電壓則為差模干擾，產(chǎn)生于空間電磁場信號(hào)之間的耦合感應(yīng)和不平衡電路之間的共模干擾，差模干擾在信號(hào)上的疊加會(huì)使測(cè)量及控制精度受到影響。

3　電磁干擾的主要來源

PLC技術(shù)是發(fā)展于電接觸器控制和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)之上的技術(shù)，且其編程操作比較簡單，性能又較為可靠，因此在相關(guān)領(lǐng)域有著較為廣泛的應(yīng)用。PLC設(shè)備主要應(yīng)用于水電廠、火電廠及水利樞紐系統(tǒng)之中。電磁干擾的來源主要包括兩個(gè)方面：其一是來自空間的輻射干擾，即通過電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備所產(chǎn)生的空間輻射電磁場。當(dāng)PLC系統(tǒng)處于射頻場內(nèi)，輻射干擾就會(huì)對(duì)其造成影響，影響的路徑主要來自直接和間接兩種，直接是指PLC內(nèi)部輻射，電路感應(yīng)造成干擾，間接是指PLC通信網(wǎng)絡(luò)的輻射，通信線路感應(yīng)帶來干擾。PLC系統(tǒng)中的嚴(yán)重干擾可通過三個(gè)途徑來降低，首先是將干擾源切斷，其次是降低耦合，其三是使設(shè)備敏感度的閾值提升。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，三個(gè)途徑往往共同使用，或按照首先其次與其三的順序來使用。電磁干擾的另一個(gè)來源是系統(tǒng)外引線的干擾，主要是因?yàn)閷?duì)設(shè)備進(jìn)行不合理地選擇或安裝，或現(xiàn)場不合理的施工，干擾主要是由于下述幾個(gè)原因造成：PLC供電電源、信號(hào)采集導(dǎo)線、不同性質(zhì)或不規(guī)范接地、PLC相鄰設(shè)備的干擾等。電網(wǎng)供電是PLC系統(tǒng)的正常供電，覆蓋范圍十分廣泛的電網(wǎng)，也同時(shí)被來自眾多方面的干擾而影響。其中，電網(wǎng)內(nèi)部的開關(guān)或操作變化會(huì)使PLC受到影響。PLC所使用的措施通常是將電源進(jìn)行隔離，但是所收到才效果并不理想，絕對(duì)隔離基本不太可能。PLC傳輸之中，總有些有效信息之外的信號(hào)侵入，因此應(yīng)對(duì)信號(hào)采集導(dǎo)線進(jìn)行控制，控制方式其一是變送器供電電源或共用信號(hào)儀表的干擾。其二是信號(hào)線外部感應(yīng)的干擾。干擾嚴(yán)重時(shí)設(shè)備元件會(huì)受到影響，邏輯數(shù)據(jù)產(chǎn)生錯(cuò)誤，甚至造成系統(tǒng)死機(jī)。PLC控制系統(tǒng)有不同的接地方式，如系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地等等，接地點(diǎn)不同會(huì)影響電位的分布，產(chǎn)生電位差，共模干擾由此產(chǎn)生，系統(tǒng)的正常運(yùn)行受到影響。相鄰設(shè)備之間的干擾則是指PLC在實(shí)際的應(yīng)用之中會(huì)與各類型的變頻器共同使用，工作狀態(tài)中變頻器的不同狀態(tài)會(huì)使其周圍有電磁干擾，PLC因此而受到較為嚴(yán)重的干擾。PLC也受到設(shè)備帶來的較大電流的影響。

由于PLC技術(shù)是發(fā)展于電接觸器控制和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)之上的技術(shù)，且其編程操作比較簡單，性能又較為可靠，因此在相關(guān)領(lǐng)域有著較為廣泛的應(yīng)用。PLC設(shè)備主要應(yīng)用于水電廠、火電廠及水利樞紐系統(tǒng)之中。本文通過介紹電力系統(tǒng)之中的PLC抗電磁干擾技術(shù)、PLC抗電磁干擾技術(shù)、電磁干擾的類型及影響、電磁干擾的主要來源以及設(shè)計(jì)之中應(yīng)注意的事項(xiàng)等內(nèi)容，深化了PLC技術(shù)的概念及應(yīng)用。PLC技術(shù)較為強(qiáng)大，其中也有需要突破的重難點(diǎn)問題，對(duì)此應(yīng)該為員工安排更多專業(yè)的培訓(xùn)，讓員工掌握更好的知識(shí)，及時(shí)掌握，做到防患于未然。

An Investigation into PLC Anti-electromagnetic Interference Technology in Power System

JIANG Chun-yu

（Electric Power Supply Company Ningxia Electric Power，Shuizuishan，Ningxia 753000，China）

Abstract:PLC is widely applied in electric power system,at the same time，it is interfered by factors from various aspects. The source of electromagnetic interference includes spatial radiated interference and the interference induced in the exterior of signal line.Severe interference in PLC system can be reduced in three ways：the first way is to cut off interference source；the second one is to reduce coupling；the third one is to increase the threshold value of the sensitivity of the equipment.

Key words:power system；PLC；resistance to electromagnetic interference

作者簡介：姜春雨（1990-），男，寧夏賀蘭人，大學(xué)本科，主要研究方向：電氣工程與自動(dòng)化。

收稿日期：2015-08-09

文章編號(hào)：2095-980X（2015）09-0028-02

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM571.61