电力系统自动化设备的电磁兼容技术

电力系统自动化设备的电磁兼容技术

韩凤阳

内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒电业局正蓝旗供电分局 内蒙古锡林浩特市 027200

摘要：随着科技的不断进步，电力系统自动化设备越来越先进，有效推动了电力系统的发展，保障了电力系统的正常运行。电力系统的工作环境与其他系统的工作环境不同，很容易使自动化设备在运行过程中受到电磁波的干扰。为解决这一问题，本文提出了在电力系统自动化设备中采用电磁兼容技术，能在很大程度上减少由外界产生的电磁波对自动化设备的干扰，保证自动化设备的运行稳定性。

关键词：电气系统；自动化设备；电磁兼容技术

电能是人们生活中不可缺少的重要能源,随着用电量的不断增加,为保证供电的频率和电压,维持电力系统的安全运行,提高电力的经济效益和管理效能，电力系统自动化是实现这一目标的重要途径。在电力系统中应用电磁兼容技术,可以保障电力系统运行的稳定性和安全性。本文对电力系统自动化设备的电磁兼容技术进行研究,分析电力系统自动化设备在运行过程中电磁干扰的形成原因和电磁敏感性,深入了解电磁兼容技术在电力系统自动化设备中的应用,通过设计电力系统的电源频率、接地方式、集成电路以及布线等方式,提高系统的电磁兼 容性,进一步完善电力系统。

一、电力系统自动化设备电磁兼容问题

电磁兼容技术主要依赖于电磁的兼容性,使电力系统自动化设备在保持正常工作的情况下不对其他任何设备产生电磁干扰。电磁兼容性包括两个方面的要求,一方面是指电力系统自动化设备在正常工作的情况下对其 所处工作环境产生的电磁干扰不得超过其标准值;另一方面是指电力系统自动化设备具有电磁敏感性,对工作环境中的电磁干扰具有一定程度的抗干扰程度。

1、电磁干扰问题

（1）电磁干扰主要分为传导干扰和辐射干扰两种干扰模式。

传导干扰是指以导电物品作为介质把某一网络信号干扰到其他网络上。辐射干扰是指干扰源通过工作环境等空间将电信号干扰到其他网络上。 从不同角度分析,电磁干扰源的来源有许多种。

（2）从环境上分析,大致分为自然干扰源和人为干扰源两种。自然干扰源是指电磁环境中的大气层噪声和宇宙外空噪声会对无线信号产生干扰。人为干扰源是指人工机械设备在工作时会产生一定的电磁能量发射,如广播、雷达等无线设备以及某些射频设备。

（3）从电磁干扰的特殊属性分析,干扰源可以分为有意干扰源和无意干扰源两类。有意干扰源指设备在正常工作时对其环境产生直接的干扰,属于功能型干扰源;无意干扰源指设备在运行时产生的附加副作用对环境产生的无意干扰,属于非功能型干扰源。

2、电磁敏感性问题 。系统或设备在受到电磁干扰的情况下具有一定的抗干扰能力,能够有效减少系统或设备的性能降低程度。 电磁敏感性是指系统在受到电磁干扰时其性能下降的容易程度。一般来说,设备的电磁敏感度越低,防御力越强,其抗干扰的能力越强,设备的性能不会有大幅度的降低。反之电磁敏感度越高,说明设备的防御力越弱,其抗干扰能力则越低,此时设备的性能极容易降低,导致系统或设备无法进行正常的工作,甚至导致整个系统的崩坏。

二、增强电力系统自动化设备电磁兼容的方法

1、隔离互相干扰的线路。电力系统自动化设备中的隔离干扰技术和隔离元件的关系较为紧密，隔离元件的设计就是为了平衡电路以及保护线路。应基本保证隔离元件所用的材料质量，元件设计的更新要与设备的更新保持一致，确保能够最大限度隔离干扰。也就是说，隔离就是隔开线路周围的磁场，在操作过程中要注意尽量避免干扰线路和其他线路平行。就脉冲线路功率大的情况而言，对其他线路的干扰影响较为明显，此时隔离干扰线路应选择功率小、损耗小的元件，降低其自身产生的干扰。

2、选取适合的屏蔽技术。通常情况下，电力系统自动化设备的屏蔽技术分别是电磁屏蔽、电屏蔽与磁屏蔽。在实际使用时应根据不同的需求进行选择，保证其电磁在可控范围内，再利用屏蔽体降低磁场能量，最终使电磁设备无法影响自动化设备。 归根结底，增强屏蔽技术就是改良屏蔽体材料，并采取科学、恰当的屏蔽方法，增强自动化设备的抗干扰能力。

3、重视接地技术。从电子设备安全和电路设计方面分析，接地工作十分重要。通常情况下，信号接地可以分为单点接地和多点接地等不同情况。为了增强电子设备接地的技术性，控制接地设备的接地电压，使其处于可控范围内。若是自动化设备一直处在高压状态，不仅要限制高压系统的电压，还应保护电网装置。 总而言之，增强接地技术就是把干扰设备的电流输入到地下，使干扰源在传播过程中的能量减弱。

4、应用滤波器。应用滤波器减轻产生的电磁干扰，滤波器通常是由参数集中分布的电容构成，可以让网络单元允许的信号通过，大大降低干扰，将电磁干扰合理控制在正常范围内。 目前，滤波器已经成为了控制电磁干扰的主要方式，并且可以应对辐射干扰问题。 比如，降低无线电干扰，可以在无线发射器输出端和接收端放置滤波器，使干扰信号得以过滤，充分发挥了电磁兼容作用。滤波器通常有两种运行方式：第一种是禁止无用的信号通过，同时可以完成信号源的反射；第二种是使滤波器消耗无用信号。通常在用滤波设计控制干扰时，应事先考虑干扰波幅值和频谱，再选用适合的滤波器型号，设计滤波器电路。

三、电磁兼容技术在电力系统自动化设备中的应用

1、频率设计。频率设计中最重要的是如何解决频率兼容问题，这也是目前计算机系统设计中的关键问题之一。 频率设计包括电平核实、最高频率工作设计和降频、谐波分离。

2、接地技术。接地技术主要有两方面需要注意：首先是电源内阻分析技术，利用其能实现电源最大功率分析。 其次，接地点和地线设计技术能够有效分隔大功率和小功率。

3、布线技术。布线技术的根本目的是如何有效减弱连线之间产生的影响，因此对分布参数也有一定要求。同时系统布线能够直接影响分布参数，因此其也成为了电磁兼容技术的关键，需要重视与之相关的研究。

4、电源技术。电源技术主要包括两个方面：首先是设计电源特性。近几年由于科学技术的迅速发展，微机系统工作频率增高，系统电路的几何尺寸不断缩小，多层板电路成为了最常用的模式。多层板电路的作用在于降低系统中各个连线间分布参数的影响。其次是系统电源性质和电源内阻的分析，也就是分析电源的最大瞬时功率。

5、降频控制。电力自动化系统中输出的高频信号，在确保系统能够正常工作的情况下，应尽量降低其频率。某些信号要采取平滑处理办法，对需要大功率输出的信号要采用降频处理。

6、表面贴片技术。表面贴片技术能够将集成电路和印制电路板合为一体。一般集成电路出厂时大都直接出厂芯片，没有额外包装，电路制作时需要将芯片焊接到印制电路板表面，此种电路板不仅面积小，还具有较高的电磁兼容性。

电力系统自动化设备的电磁兼容问题十分常见，其影响力越来越大。因此要加强电磁兼容技术研究力度，在解决电磁兼容问题的基础上，将理论知识和实践经验相结合，通过阻止干扰源、减小线路耦合干扰和提升系统抗干扰能力等方式，实现电磁兼容技术的创新，保证电力系统自动化设备运行稳定，为我国社会经济发展做出贡献，促进我国电力系统稳定发展。

参考文献：

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[2] 郭晓敏 . 电磁兼容技术在电力系统自动化设备中应用的探讨[J]. 通信电源技术，2018，（4）：29.

[3] 都成刚，黄静 . 电力系统自动化设备应用与电磁兼容分析 [J].当代化工研究，2019，（5）：19.