電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的電磁兼容技術(shù)

徐奕昕 李光宇

摘要：電磁兼容技術(shù)能夠有效解決電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的干擾問(wèn)題，并保證電力環(huán)境中各種電器設(shè)備的安全共存，同時(shí)其在自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用能夠有效減少電磁對(duì)設(shè)備運(yùn)行的干擾，從而提升自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的準(zhǔn)確性，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。所以，在設(shè)計(jì)和安裝電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備時(shí)，需要通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備在系統(tǒng)中的電磁兼容性和抗電磁干擾能力，從而采取有效措施使其能夠在電力系統(tǒng)中穩(wěn)定運(yùn)行，并且不會(huì)因自身運(yùn)行產(chǎn)生的電磁干擾影響其他設(shè)備的正常工作。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);自動(dòng)化設(shè)備;電磁兼容技術(shù)

1電磁兼容技術(shù)的主要研究方向及其應(yīng)用原理

1.1抑制干擾源的影響

抑制干擾源對(duì)敏感電路、元件和設(shè)備實(shí)現(xiàn)了電磁兼容，確保敏感設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，是電磁兼容技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。其中，最常見(jiàn)的有效手段是通過(guò)設(shè)置濾波電路或組件抑制干擾源的傳播，根據(jù)干擾源的電磁特性實(shí)現(xiàn)對(duì)特定幅值電磁波的過(guò)濾攔截或者將其在濾波過(guò)程中消耗吸收，從而形成對(duì)濾波電路下游電路的有效保護(hù)。

1.2阻斷電磁干擾的傳播路徑和弱化電磁干擾

電磁兼容技術(shù)的另一個(gè)研究思路是研發(fā)和利用屏蔽材料，構(gòu)建起對(duì)電力系統(tǒng)的設(shè)備、線路或裝置的密閉保護(hù)空間，從而通過(guò)屏蔽材料吸收干擾源的磁力線，將電磁干擾隔離在空間內(nèi)部或外部。一方面阻止外部電磁干擾源對(duì)屏障內(nèi)設(shè)備和裝置的干擾，另一方面可以防止屏蔽裝置內(nèi)部的高頻率、大功率和高電壓設(shè)備的運(yùn)行成為電力系統(tǒng)干擾源。

1.3優(yōu)化電子電力設(shè)備的電磁環(huán)境

通過(guò)合理布置電力系統(tǒng)中的設(shè)備和線路，能夠降低發(fā)生電磁干擾的概率，有效優(yōu)化電子電力設(shè)備的電磁環(huán)境。通過(guò)分析所有設(shè)備、線路和裝置的電磁干擾與電磁耐受性能特征，將易于發(fā)生相互干擾的線路和設(shè)備盡量的分開，并且對(duì)重點(diǎn)干擾源采取電磁屏蔽的措施，防止不同設(shè)備之間發(fā)生電磁耦合和感應(yīng)。其次是在線路設(shè)計(jì)中需要針對(duì)脈沖功率大、高頻導(dǎo)線以及敏感線路進(jìn)行屏蔽或隔離，利用電路隔離元件把敏感電路隔離和保護(hù)起來(lái)。但是，在選擇和使用隔離電氣元件時(shí)要注意避免元件本身成為新的干擾源，在滿足電磁兼容要求的前提下盡量選擇小功率的元件。

2電磁兼容技術(shù)的設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用

電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備中的組成元件大多數(shù)屬于敏感電子部件，對(duì)電磁干擾較為明顯。在設(shè)備與設(shè)備之間存在著大量的高頻率電信號(hào)傳輸，電信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)對(duì)設(shè)備以及工作環(huán)境造成極大的影響，因此各個(gè)設(shè)備中存在著極大的電磁兼容問(wèn)題。通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行合理的電源頻率、接地方式、集成電路以及布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高電力系統(tǒng)的電磁兼容性，減少系統(tǒng)內(nèi)部的電磁干擾，維護(hù)工作環(huán)境的穩(wěn)定狀態(tài)，使設(shè)備高效、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。

2.1電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備電源頻率的設(shè)計(jì)

為保障電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的穩(wěn)定工作，需要對(duì)電源的頻率進(jìn)行科學(xué)合理化的設(shè)計(jì)。由于電力系統(tǒng)電流量龐大，導(dǎo)致輸出的電壓變高，因此要求電源頻率也較高。頻率高，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速快，諧波頻率也變高，在增加了發(fā)電機(jī)電抗的同時(shí)也影響了設(shè)備整體運(yùn)行，為降低其帶來(lái)的危害，采用60Hz的電源頻率和高性能發(fā)電機(jī)，既能保證輸出高電壓，又能降低電源對(duì)設(shè)備電磁兼容的影響，還能降低電源的工作電壓，使電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行更加穩(wěn)定。

2.2電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整和接地方式的設(shè)計(jì)

在電力自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)進(jìn)行大量高頻信號(hào)的傳輸，從而產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁場(chǎng)。為了提高系統(tǒng)的電磁兼容性，可以在滿足信號(hào)傳輸質(zhì)量的前提下降低信號(hào)傳輸頻率。另外，通過(guò)合理的接地方案將系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的漏電流導(dǎo)入地下，也是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)電磁兼容的重要手段。當(dāng)設(shè)備或系統(tǒng)的運(yùn)行頻率高于10MHz時(shí)，采用多點(diǎn)接地的方式才能有效預(yù)防電磁干擾。而對(duì)于最高頻率低于1MHz的系統(tǒng)，可以將所有設(shè)備或裝置進(jìn)行集中接地。如果系統(tǒng)的工作頻率介于1-10MHz，則根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采取混合接地措施。

2.3電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的集成電路和系統(tǒng)布線

集成電路是一種由微小、低消耗、智能化元件構(gòu)成的具有一定特殊功能的微型電子部件。隨著微電子技術(shù)正向智能化和高可靠性發(fā)展，目前大多數(shù)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備采用高密度三維集成電路。通過(guò)計(jì)算機(jī)在分成電路板上設(shè)計(jì)芯片，利用印刷集成電路技術(shù)將設(shè)計(jì)的芯片直接復(fù)制粘貼到集成電路板，不僅可以提高集成電路的設(shè)計(jì)效率，有效地減小電力系統(tǒng)集成電路分布參數(shù)，使系統(tǒng)中的電路不互相干擾，從而有效提高系統(tǒng)的電磁兼容性為滿足廣大用電客戶的需求，電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備采用綜合布線系統(tǒng)。選用一系列合乎國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的高品質(zhì)材料，將系統(tǒng)的各種電信號(hào)傳輸媒介以模塊化的組合方式進(jìn)行綜合，采用RJ-45等專業(yè)接口，使電信號(hào)等數(shù)據(jù)傳輸和跳線的跳接更為便捷，并且可以與語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)兼容，通過(guò)中央處理系統(tǒng)可以集中管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，使電信號(hào)的改動(dòng)或傳輸過(guò)程中遇到的故障不影響其他的電信號(hào)傳輸，可以滿足擴(kuò)展的需求，提高系統(tǒng)的電磁兼容性，使系統(tǒng)管理更為方便。

2.4通過(guò)試驗(yàn)評(píng)估設(shè)備的電磁兼容性

在安裝使用電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備之前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)電力系統(tǒng)的電磁環(huán)境特點(diǎn)確定自動(dòng)化設(shè)備的電磁兼容指標(biāo)，并且在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行電磁兼容性評(píng)估。試驗(yàn)指標(biāo)的確定需要根據(jù)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下的電磁環(huán)境確定，要避免設(shè)備安裝運(yùn)行后形成對(duì)其他設(shè)備的干擾。在試驗(yàn)中要針對(duì)設(shè)備的電源、輸入、輸出以及接地端口設(shè)置不同的試驗(yàn)指標(biāo)，通過(guò)模擬運(yùn)行環(huán)境施加不同類型的電磁干擾，測(cè)試并獲取各個(gè)部分的抗干擾性能參數(shù)。電磁兼容性試驗(yàn)的測(cè)試常用電磁干擾試驗(yàn)類型及其干擾信號(hào)的加載標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表1），為設(shè)備安裝中采取必要的抗干擾措施、實(shí)現(xiàn)電磁兼容做好準(zhǔn)備。

3結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中易受多種類干擾源的影響而造成性能降低，隨著我國(guó)科技的高速發(fā)展，就目前形式而言，電磁兼容技術(shù)是電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備中最重要的應(yīng)用技術(shù)。通過(guò)提高系統(tǒng)的電磁兼容性，可以減少設(shè)備對(duì)其工作環(huán)境的干擾并且提高設(shè)備本身的抗干擾能力。從經(jīng)濟(jì)方面看，其不僅可以節(jié)約電力系統(tǒng)維護(hù)的費(fèi)用，還可以帶了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但隨著用戶要求的不斷提高，電力系統(tǒng)的需求也逐漸增大，對(duì)電磁兼容的要求也就越高，因此還需不斷完善。

參考文獻(xiàn)

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