电力系统自动化设备的电磁兼容技术研究

电力系统自动化设备的电磁兼容技术研究

发表时间：2018-11-11T10:54:08.593Z 来源：《电力设备》2018年第17期作者：蓝志睿

[导读] 摘要：我国电力系统自动化设备的应用愈加广泛，因此对电磁环境有了更高的要求。

(佛山市银亨电气有限公司 528200)

摘要：我国电力系统自动化设备的应用愈加广泛，因此对电磁环境有了更高的要求。基于此，本文将以分离电路、屏蔽电磁干扰为切入点，分析电力系统自动化设备中的电磁兼容技术，同时结合电力系统自动化设备的需求，分析电磁兼容技术的实际应用，旨在能够降低电力系统中的电磁干扰，促进我国电力系统稳定发展。

关键词：电力系统；自动化设备；电磁兼容

电力设备在运行过程中会产生预期或非预期的电磁能量，这些能量会在一定程度上影响电力系统的正常运行，而电磁兼容技术是处理电磁干扰问题的一项新兴技术，将这项技术运用到电力系统中，有助于克服电能传输过程中的电磁干扰问题。随着电力系统自动化建设进程的加快，引进了更多的自动化设备，这些设备在工作过程中也产生了更多的电磁干扰，因此，电力系统自动化过程中的电磁兼容问题日益凸显。在这一背景下，加强电磁兼容技术的研究，解决电力系统自动化设备免的电磁干扰，确保电力系统的正常运行，是发展电力系统自动化必须要解决的一个问题。

1.1电力系统自动化设备中电磁兼容技术的发展现状

1.1电磁兼容技术对电力系统自动化设备的有利作用

电磁兼容技术是伴随着电子技术和电子设备的出现而逐渐发展起来的。凡是有电子技术的领域都会有电子干扰，凡是有电子设备的地方都存在电磁干扰现象。而电磁兼容技术的研究对象就是电磁干扰。电磁兼容技术是解决电磁干扰相关问题的一门技术，电力系统自动化设备中的电路之间的相互干扰，外界电磁干扰正是电磁兼容技术需要解决的问题。研究电磁兼容技术对于提高电力系统自动化设备水平利用效率具有重要作用。电磁兼容技术水平的提高有利于减轻电磁波对电子系统自动化设备的干扰，提高设备运行的准确度。电磁兼容技术可以有效防止电子系统自动化设备对外界干扰过度敏感这一问题。电力自动化设备越来越复杂，特别是电力设备中电路混合情况越来越多，电路的工作频率越来越高，电磁干扰现象严重。电磁兼容技术人员通过设计技术，缩短产品开发周期，有利于保证电子设备稳定可靠的工作，减小电磁污染。电磁兼容指标已经成为一种法定性的指标，是电力设备应用前必须达到的一个硬性指标之一。其对于电力系统自动化设备的有利作用是显而易见的。

1.2电力系统自动化设备电磁兼容问题

电力系统的正常运行离不开众多一级系统设备和二级系统设备的工作，而电力系统自动设备归属于二次系统设备，且设备先进，因此电磁干扰源具有复杂多样的特点，具体表现为以下几种情况:第一，电力系统自动化设备中包括很多模拟电路和数字电路，这些电路都是以微机系统为核心的，其中的二极管、集成电路块，以及A/D转换器、微电分路等元件的使用最为广泛，它们不仅是干扰源，会对其他设备产生干扰，同时也是易受到干扰的设备。第二，电磁干扰信号侵入微机系统有电源、传导通路、空间电磁波感应等几种方式，而微机系统一直是在低电压大电流的状态下运行的，在这个过程中，电源线、输入和输出线会形成大电流的回路，必然会产生较大的电磁干扰。第三，由于微机系统只能识别二进制代码，且这个系统是由数字电路组成的，而数字电路传送的是脉冲信号，因此容易受到脉冲的干扰。第四，容易受到电源的干扰。电源干扰电子系统主要表现为电源波动干扰和系统作用干扰。前者是指因电源波动导致信号异常及系统失衡。后者指因电源作为系统所有信号集中点而造成各信号间的相互干扰。

2.电磁兼容技术在电力系统自动化设备中的应用

2.1利用滤波减少电磁干扰

滤波技术是抑制和防止干扰的一项重要措施，是指将信号中特定波段频率滤除的操作，而实现这个操作主要是利用滤波器。滤波器的工作原理是只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，另一部分频率成分将会受到阻止，在电力系统自动化设备中运用这一技术，能够有效减少电磁干扰因素对电力系统正常运行的影响。具体来说，滤波器有两种工作方式，一种是阻止没有用的信号通过，并将这些无用信号反射到原来的信号源；另外一种是用滤波器中将没有用的信号过滤或者消耗掉，使这些无用信号消失。利用滤波器减少电磁干扰，应当注意以下问题，设计者要对干扰源的频谱、干扰信号的幅值，以及干扰源在频带中的分布情况等有充分而全面的了解。要获得这些详细信息，设计者应当利用干扰器来检测具体的数据，在掌握了干扰源在频带的分布情况和干扰信号的幅值的基础上，再选择合适的滤波器，或者有针对性地设计滤波器电路。

2.2改变频率

在电力自动化系统的运行中，解决了设备自身的兼容问题，就能够准确地改变设备运行的频率。换言之，通过电磁兼容技术，能够间接地优化设备频率。对于单片机系统来说，其频率基本上是固定的，即当工作人员确定了设备的使用性能以后，就会设定设备的运行频率。因此，在改变设备频率的过程中，可以采用的方式包括校准频率节奏、调整正常状态时的频率与调整配置状态时的频率的比值和过滤电气运行产生的谐波等方式。通过上述的技术手段，工作人员能够获得具体的频率信息，而其中易于获得的为高频率信号，由于低频率信号的振幅小，所以很难被获取。

2.3提高接地技术

具体方法可以将理想的接地体作为一个零电位、零电阻的物理实体,作为与各有关电路中信号电平的参考点,任何不需要的电流通过它都不产生电压降,这种理想的接地体实际上是近似的,在设备上接地是为了使设备本身所流过的干扰电流经过接地线流入大地,减少干扰源所传播和发布的能量。接地的主要目的是防止电磁干扰,消除公共电路阻抗的耦合,也是为了保障人身和设备的安全。基本接地技术有浮地、单点接地、多点接地和混合接地四种。①浮地常用于电路或设备工作状态不能与公共地或大地相连接,它的原理近似于起到隔离变压器的作用；②单点接地是所有需要接地的引线全部接到一个点,再由这个点直接与地相连接。一般用于抑制频率在1MHz以下的干扰信号；③多点接地是指系统或设备中所需接地的引线直接接到离它们最近的地上。一般用于抑制频率在10MHz以上的干扰信号；④混合接地是在复杂情况下,设备或单元电路的接地难以通过一个简单的接地形式来解决而采取的混合形式,用于干扰信号频率在1MHz至10MHz的情况。

2.4通过隔离电路避免电磁干扰

将电磁干扰线路隔离开来是电磁兼容技术的一种有效方法，众所周知，电路在运行过程中，其周边会产生相应的磁场，同样的，干扰