電磁兼容技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備中應(yīng)用的探討

李發(fā)亮

【摘 要】隨著人類社會(huì)的發(fā)展，對(duì)于電力的依賴程度不斷加大，因此對(duì)電力系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性都提出了更高的要求，其中電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)為電力事業(yè)發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)繁榮奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。目前，電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備獲得了廣泛的應(yīng)用，電磁兼容技術(shù)也受到了越來越多地關(guān)注。本文將針對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備中的電磁兼容技術(shù)進(jìn)行分析，并結(jié)合相關(guān)工作案例提出合理的應(yīng)用措施。

【關(guān)鍵詞】電子系統(tǒng)；自動(dòng)化設(shè)備；電磁兼容技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

目前，許多國家都有比較完善的電磁兼容技術(shù)，可用于設(shè)備的保護(hù)。由于我國該技術(shù)起步較晚，尚處于研究階段，尚未得到廣泛應(yīng)用，相關(guān)系統(tǒng)有待進(jìn)一步完善。因此，最重要的是加快這項(xiàng)技術(shù)的研究，完善現(xiàn)有的技術(shù)漏洞，爭取盡快將其推廣應(yīng)用。

1、電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備電磁兼容問題

1.1 自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中相互干擾

一個(gè)完整的電力系統(tǒng)由許多多級(jí)設(shè)備組成。它需要它們同時(shí)正常工作，以支持整個(gè)系統(tǒng)發(fā)揮其功能，自動(dòng)化設(shè)備作為系統(tǒng)的重要組成部分，起著重要的作用。由于設(shè)備本身抗干擾能力差，在受到電磁干擾時(shí)，可能導(dǎo)致設(shè)備無法繼續(xù)工作，從而使整個(gè)系統(tǒng)面臨癱瘓的危險(xiǎn)。同時(shí)，電磁干擾仍然普遍存在，除了外部干擾外，設(shè)備內(nèi)部有時(shí)也會(huì)發(fā)生這種情況，所以如果我們不采取適當(dāng)?shù)拇胧@種干擾是很難避免的。目前，我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，在這方面取得了一定的進(jìn)展，設(shè)備的干擾可以大大降低，但仍不能達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。電力系統(tǒng)運(yùn)行中仍存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，需要進(jìn)一步加大風(fēng)險(xiǎn)防范力度。電磁兼容技術(shù)的作用可以使設(shè)備的抗干擾能力達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)，但目前我國在這方面還沒有取得很大的進(jìn)展，盡管已經(jīng)有大量的資源被利用。這就要求我們認(rèn)真思考，總結(jié)造成這種情況的原因，并加以解決。

1.2 電磁兼容技術(shù)在自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用中的特殊性

電力系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，包含大量的電路以支持其正常運(yùn)行，整個(gè)過程由計(jì)算機(jī)控制。在整個(gè)系統(tǒng)能夠運(yùn)行的前提下，會(huì)有大量的內(nèi)部元件，如二極管、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等。這些部件同時(shí)起作用，也會(huì)影響其他運(yùn)行設(shè)備，并會(huì)被設(shè)置成造成干擾，從而在系統(tǒng)運(yùn)行中造成一些問題，脈沖干擾是設(shè)備運(yùn)行中最重要的影響因素。主要原因是現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)在信息傳輸過程中會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，一旦這些信號(hào)接觸到脈沖，就會(huì)被中斷，進(jìn)而影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這也需要采取相應(yīng)的隔離措施，以免發(fā)生這種相互干擾。

1.3 電源對(duì)系統(tǒng)造成的影響

電子系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要大量的設(shè)備來維持運(yùn)行，其內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)容易受到影響。一般來說，電源在正常工作條件下會(huì)產(chǎn)生一定的干擾，電源對(duì)系統(tǒng)的影響主要來自兩個(gè)方面。一種是系統(tǒng)中起傳輸作用的信號(hào)無序現(xiàn)象，另一種是各種信號(hào)的相互干擾。信號(hào)的影響在系統(tǒng)的正常運(yùn)行中會(huì)引起很大的問題，因?yàn)樾盘?hào)的主要功能是為每個(gè)設(shè)備發(fā)送命令。如果信號(hào)受到干擾，大量設(shè)備無法按標(biāo)準(zhǔn)工作，將使系統(tǒng)面臨降低運(yùn)行效率甚至癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然，電源的影響也與所用電源的性質(zhì)有關(guān)。如果能正確使用電源，也能有效地減少對(duì)信號(hào)的干擾。

2、電磁兼容技術(shù)應(yīng)用分析

電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備體系組成較為復(fù)雜，一般情況下有微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、D/A 轉(zhuǎn)換電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、電源回路、外圍驅(qū)動(dòng)電路、外圍電路和通信電路等組部件。在進(jìn)行電磁兼容技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，要以上三個(gè)階段入手，即屏蔽干擾源頭、減小耦合和提升抗干擾能力。目前我國主要有以下幾種電磁兼容技術(shù)。（1）頻率設(shè)計(jì)技術(shù)；頻率設(shè)計(jì)技術(shù)主要是解決頻率兼容問題，是一項(xiàng)較為復(fù)雜的技術(shù)。在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用該技術(shù)，能夠保障頻率特性要求。在設(shè)計(jì)過程中要通過電平核實(shí)、最高工作頻率和降頻和諧波分類技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。（2）接地技術(shù)；接地技術(shù)可分為兩類，一是電源內(nèi)阻分析技術(shù)，一是接地點(diǎn)和地線設(shè)計(jì)技術(shù)。前者是將電源運(yùn)行情況進(jìn)行分析，找到其中最大供電時(shí)間段，然后做好阻擋準(zhǔn)備。后者接地點(diǎn)和地線的分析設(shè)計(jì)，是通過提升頻率，起到隔離效果，也就是高低頻率系統(tǒng)分開，強(qiáng)弱功率系統(tǒng)分開。（3）電源技術(shù)；電源技術(shù)一方面是對(duì)電源進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，比如優(yōu)化電源兼容性和對(duì)容性電流的吸收能力，再比如豐富系統(tǒng)電源種類，包括整流電源、供電方式等等。

3、提升電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備中電磁兼容技術(shù)應(yīng)用水平的措施

3.1隔離處理相互干擾線路

干擾線的隔離和處理可以有效地減少自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中線路間的電磁感應(yīng)干擾，從而提高自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，提高自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的效率和質(zhì)量。隔離和處理干擾線的設(shè)備應(yīng)與干擾線緊密相連，隔離設(shè)備的系統(tǒng)和功能應(yīng)與需要隔離干擾的自動(dòng)化設(shè)備同步更新，以保證隔離技術(shù)與自動(dòng)化設(shè)備線路產(chǎn)生的電磁干擾同步，提高隔離處理效果。隔離干擾技術(shù)主要是對(duì)線路周圍的磁場(chǎng)進(jìn)行隔離，可以有效地減少不同線路之間的干擾，可以用隔離元件直接將干擾線與其他線路分開，盡量不讓其他線路與干擾線平行排列。對(duì)于一些脈沖較大的線路，應(yīng)盡量選擇損耗較小、功率較小的元件，隔離干擾線，以減少元件本身造成的干擾。

3.2采用合理的屏蔽技術(shù)

我國電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備中廣泛采用的屏蔽技術(shù)有電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽三種。電場(chǎng)屏蔽包括靜電屏蔽和交變磁場(chǎng)屏蔽；磁場(chǎng)屏蔽包括靜電屏蔽和交變磁場(chǎng)屏蔽；電磁場(chǎng)屏蔽主要是屏蔽自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，不同的自動(dòng)化設(shè)備有不同的頻率，產(chǎn)生不同的電磁干擾。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況選擇合理的屏蔽技術(shù)，如果產(chǎn)生低頻磁場(chǎng)的設(shè)備主要由低頻和磁場(chǎng)組成，則其產(chǎn)生低頻磁場(chǎng)的特點(diǎn)是吸收和發(fā)射損耗。根據(jù)這一特點(diǎn)，應(yīng)選擇與其頻率和損耗相適應(yīng)的磁場(chǎng)屏蔽技術(shù)。如果屏蔽規(guī)格過高，不僅會(huì)浪費(fèi)資源，還會(huì)影響自動(dòng)化設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.3提升接地技術(shù)

從各種電子設(shè)備的運(yùn)行情況來看，實(shí)施接地技術(shù)是非常重要的，信號(hào)接地可分為多種類型，接地技術(shù)的應(yīng)用也是保證自動(dòng)化設(shè)備安全運(yùn)行、減少電磁干擾的重要保證。不斷提高接地技術(shù)水平，有效控制設(shè)備的接地電壓，并將其控制在一定范圍內(nèi)。如果自動(dòng)化設(shè)備在高壓下運(yùn)行，除了限制電壓外，接地技術(shù)還可以促進(jìn)電網(wǎng)保護(hù)裝置的改進(jìn)，增強(qiáng)電網(wǎng)的保護(hù)功能。

4、電磁兼容技術(shù)的發(fā)展

電磁兼容技術(shù)在我國電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用起步較晚，與發(fā)達(dá)國家相比仍存在許多不足。目前，我國電磁兼容技術(shù)的主要發(fā)展方向是電磁環(huán)境評(píng)價(jià)、電磁干擾耦合、電磁抗擾度評(píng)價(jià)和抗干擾措施。隨著我國這些領(lǐng)域的深入研究，市場(chǎng)上出現(xiàn)的電磁兼容設(shè)備越來越多，電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的抗干擾性能也越來越好，特別是在小型自動(dòng)化設(shè)備中。然而，電磁兼容技術(shù)在我國大型電力自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用相對(duì)較少，抗干擾效果差，不能從根本上解決電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的干擾問題。因此，今后我國電磁兼容技術(shù)的發(fā)展方向?qū)⑹窍虼笮碗娏ο到y(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備方向發(fā)展，致力于大型自動(dòng)化電氣設(shè)備電磁兼容技術(shù)的研究，解決我國電力系統(tǒng)大型自動(dòng)化設(shè)備電磁干擾問題。

結(jié)束語

電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的電磁兼容性（EMC）非常普遍，其影響也越來越大。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電磁兼容技術(shù)的研究，在解決電磁兼容問題的基礎(chǔ)上，將理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，通過防止干擾源、減少線路耦合干擾、提高系統(tǒng)抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)電磁兼容技術(shù)的創(chuàng)新，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的先進(jìn)性，為我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

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（作者單位：國網(wǎng)新疆電力公司電力科學(xué)研究院）