王琨

丹東德元電力電器有限公司 遼寧丹東 118000

隨著當(dāng)今社會(huì)用電需求量的日益增加，電力系統(tǒng)的供電效果及其運(yùn)行安全也開(kāi)始越來(lái)越為社會(huì)所重視。而在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，自動(dòng)化設(shè)備也開(kāi)始在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)自動(dòng)化和智能化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可有效確保電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。而要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，一項(xiàng)關(guān)鍵的內(nèi)容就是確保自動(dòng)化設(shè)備的電磁兼容性。因此，在此類設(shè)備的具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者應(yīng)充分考慮其電磁兼容性問(wèn)題，并通過(guò)科學(xué)合理的技術(shù)措施來(lái)做好其電磁兼容性設(shè)計(jì)。這樣才可以發(fā)揮出自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，滿足當(dāng)今電力系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展需求。

1 電力系統(tǒng)中自動(dòng)化設(shè)備電磁兼容問(wèn)題主要影響因素分析

電力系統(tǒng)的主要組成設(shè)備包括一次設(shè)備以及二次設(shè)備，其中的設(shè)備種類有很多，工藝也十分復(fù)雜。因此在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，自動(dòng)化設(shè)備電磁兼容性問(wèn)題也十分顯著。通過(guò)總結(jié)與分析可知，在電力系統(tǒng)中，自動(dòng)化設(shè)備的電磁兼容問(wèn)題影響因素主要有電路影響、干擾信號(hào)差模與共模形態(tài)、脈沖干擾。以下是其具體情況分析：

1.1 電路影響

在電力系統(tǒng)中，自動(dòng)化設(shè)備所含數(shù)字電路和零件非常多，包括集成電路、二極管等。在自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，這些電路和元件不僅可以成為電磁干擾的產(chǎn)生源頭，同時(shí)也會(huì)被其他電磁干擾所影響。如不消除這些影響，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行也難以得到有效保障。

1.2 干擾信號(hào)差模與共模形態(tài)

在電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，受到的電磁干擾主要來(lái)源于三個(gè)途徑，第一是來(lái)自于電源系統(tǒng)；第二是來(lái)自于傳導(dǎo)通路；第三是來(lái)自于空間中的靜電以及電磁波。在這些電磁干擾中，存在于其運(yùn)行空間中的靜電以及電磁波干擾最為突出，電子元件感應(yīng)越靈敏，所受的電磁波干擾也就會(huì)越大[1]。同時(shí)，電源系統(tǒng)中的大電流回路也是電磁干擾信號(hào)產(chǎn)生的一個(gè)主要原因。如果這些干擾問(wèn)題得不到有效解決，電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量將會(huì)受到很大程度的不利影響。

1.3 脈沖干擾

因?yàn)樽詣?dòng)化設(shè)備中的微型計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)主要通過(guò)二進(jìn)制碼來(lái)進(jìn)行控制與信息傳輸，加之脈沖信號(hào)是數(shù)字電路中主要的信息傳輸方式，所以在自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，脈沖信號(hào)便會(huì)對(duì)衛(wèi)星計(jì)算機(jī)的控制及其信息傳遞造成一定程度的干擾。如果此類干擾得不到有效解決，自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的可靠性勢(shì)必會(huì)受到一定程度的不利影響，進(jìn)而對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行效果產(chǎn)生不良影響。

2 兼容性技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用分析

在電力系統(tǒng)中，自動(dòng)化設(shè)備具有很多的敏感電子元件與部件，在大電流環(huán)境下需要傳輸大量的高頻信號(hào)，所以在這些自動(dòng)化設(shè)備的內(nèi)部，每一個(gè)部分與其他部分之間都有電磁兼容問(wèn)題的存在，且此類問(wèn)題十分復(fù)雜。同時(shí)，因?yàn)樽詣?dòng)化設(shè)備在二次系統(tǒng)中屬于一個(gè)重要的組成部分，所以在電力設(shè)備、大型電氣設(shè)備以及高壓線路的運(yùn)行過(guò)程中，自動(dòng)化設(shè)備都會(huì)受到很大程度的電磁干擾。因此，在對(duì)電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)與應(yīng)用的過(guò)程中，設(shè)計(jì)者和相關(guān)技術(shù)人員一定要對(duì)自動(dòng)化設(shè)備和電力系統(tǒng)之間存在的電磁兼容問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)研究，并通過(guò)合理的電磁兼容技術(shù)措施來(lái)進(jìn)行解決。以下是電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用中的幾種典型電磁兼容技術(shù)分析：

2.1 自動(dòng)化設(shè)備自身電源與頻率的合理設(shè)計(jì)

在對(duì)電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為有效確保其電磁兼容性，設(shè)計(jì)人員一定要對(duì)設(shè)備內(nèi)部的微處理器進(jìn)行電磁兼容問(wèn)題的科學(xué)處理，并對(duì)其設(shè)計(jì)與工作頻率進(jìn)行合理選擇。在此過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)復(fù)雜的降頻技術(shù)以及諧波分離技術(shù)加以深入研究，并將其合理應(yīng)用到自動(dòng)化設(shè)計(jì)設(shè)備中。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)該將自動(dòng)化設(shè)備的最大瞬時(shí)功率的計(jì)算和分析作為基礎(chǔ)，對(duì)其電源特性進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使其電源在工作狀態(tài)下的電壓波動(dòng)范圍控制在+10%-+15%之間[2]。通過(guò)這樣的方式，便可讓自動(dòng)化設(shè)備中的電源具備良好的電磁兼容性。

2.2 通過(guò)試驗(yàn)的方式對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行電磁兼容性評(píng)估

在將自動(dòng)化設(shè)備安裝到電力系統(tǒng)中以前，技術(shù)人員需將電力系統(tǒng)中的實(shí)際電磁環(huán)境特征作為依據(jù)，對(duì)設(shè)備具體的電磁兼容性指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)確定，同時(shí)應(yīng)在專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)其電磁兼容性進(jìn)行評(píng)估。在對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行確定的過(guò)程中，應(yīng)該將電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀態(tài)下的電磁環(huán)境作為依據(jù)，盡最大限度防止自動(dòng)化設(shè)備安裝和運(yùn)行之后對(duì)電力系統(tǒng)中的其他設(shè)備造成電磁干擾。具體試驗(yàn)中，技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的電源、接地端口、輸出端口以及輸入端口進(jìn)行不同試驗(yàn)指標(biāo)的設(shè)置，然后將各種類型的電磁干擾施加到設(shè)備的模擬運(yùn)行環(huán)境中，對(duì)其各個(gè)部分具體的抗干擾性能進(jìn)行測(cè)試，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)參數(shù)的準(zhǔn)確獲取。對(duì)于抗干擾性能較差的部分，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的抗干擾措施來(lái)進(jìn)行處理。通過(guò)這樣的方式，才可以有效確保自動(dòng)化設(shè)備在電力系統(tǒng)中的電磁兼容效果。表1是電力系統(tǒng)中自動(dòng)化設(shè)備典型的電磁干擾試驗(yàn)項(xiàng)目與干擾信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)情況：

表1 電力系統(tǒng)中自動(dòng)化設(shè)備典型的電磁干擾試驗(yàn)項(xiàng)目與干擾信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)情況

2.3 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整與接地設(shè)計(jì)

在電力系統(tǒng)中，自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行需進(jìn)行高頻率信號(hào)的大量傳輸，所以其運(yùn)行中產(chǎn)生的電磁場(chǎng)也會(huì)很強(qiáng)。因此，在自動(dòng)化設(shè)備的具體應(yīng)用中，可考慮在信號(hào)傳輸質(zhì)量得以滿足的基礎(chǔ)上，將電力系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸頻率適當(dāng)降低，這樣便可有效降低電磁干擾，達(dá)到良好的電磁兼容效果。同時(shí)，接地方案的合理設(shè)計(jì)也可以讓電力系統(tǒng)中的漏電流被及時(shí)導(dǎo)入地下，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電磁兼容性的顯著提升。具體接地設(shè)計(jì)中，在電力系統(tǒng)或者是自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行頻率超過(guò)10MHz的情況下，應(yīng)選擇多點(diǎn)接地的方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)；如果電力系統(tǒng)或者是自動(dòng)化設(shè)備的最高運(yùn)行頻率在1MHz以下，則可將所有裝置或設(shè)備集中接地；而如果電力系統(tǒng)的工作頻率在1-10MHz之間，則需要根據(jù)電力系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)特征來(lái)進(jìn)行混合接地設(shè)計(jì)[3]。通過(guò)這樣的方式，才可以有效避免電磁干擾的情況發(fā)生，盡最大限度確保電力系統(tǒng)和自動(dòng)化設(shè)備之間的電磁兼容效果。

2.4 自動(dòng)化系統(tǒng)軟件容錯(cuò)性與抗干擾能力的提升

在電力自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，軟件系統(tǒng)的主要作用是對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并實(shí)現(xiàn)決策指令的產(chǎn)生。所以，軟件系統(tǒng)的良好運(yùn)行是確保整體電力自動(dòng)化控制系統(tǒng)作用與功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵?；诖?，在對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行電磁兼容性的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員一定要充分注重自動(dòng)化系統(tǒng)中軟件容錯(cuò)性以及抗干擾能力的全面提升。首先應(yīng)提升系統(tǒng)軟件對(duì)于電磁干擾狀態(tài)下的異常識(shí)別能力，這樣才可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)自身抗電磁干擾能力的有效提升，防止電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化控制裝置誤動(dòng)作現(xiàn)象。其次是將相應(yīng)的容錯(cuò)性技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)化控制系統(tǒng)的編程中，這樣便可在電磁干擾條件下確保整個(gè)軟件系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，防止復(fù)雜信息或者是失真信息對(duì)軟件系統(tǒng)的不利影響，提升自動(dòng)化設(shè)備的抗電磁兼容性。

2.5 自動(dòng)化設(shè)備電路與系統(tǒng)布線的合理設(shè)計(jì)

在當(dāng)今微電子技術(shù)的不斷發(fā)展中，電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備中的集成電路也開(kāi)始朝著三維集成與高密度方向發(fā)展。在印刷電路和集成電路的基礎(chǔ)上，電路板的分層設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了提升電路電磁兼容性的一種重要設(shè)計(jì)方法。具體設(shè)計(jì)中，可直接將芯片粘貼到電路板上來(lái)達(dá)到集成效果。基于此，在對(duì)電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可采用這種方法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)整體自動(dòng)化控制系統(tǒng)電路分布參數(shù)的有效縮小，讓不同線路之間所產(chǎn)生的相互干擾問(wèn)題發(fā)生幾率得以顯著降低，進(jìn)而有效提升自動(dòng)化設(shè)備的電磁兼容性。

2.6 屏蔽技術(shù)的合理選擇

在對(duì)電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)與應(yīng)用的過(guò)程中，合理的屏蔽技術(shù)選擇也是有效降低電磁干擾、提升設(shè)備與系統(tǒng)之間電磁兼容效果的關(guān)鍵。就目前來(lái)看，應(yīng)用在電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備中的屏蔽技術(shù)主要有三種，第一是電磁屏蔽技術(shù)；第二是電屏蔽技術(shù)；第三是磁屏蔽技術(shù)[4]。具體應(yīng)用中，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求來(lái)進(jìn)行屏蔽技術(shù)的合理選擇，讓自動(dòng)化設(shè)備和電力系統(tǒng)之間的電磁干擾維持在一個(gè)可控的范圍內(nèi)，然后再借助于屏蔽體來(lái)實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)能量的進(jìn)一步降低，這樣便可有效避免電磁設(shè)備對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的不利影響。在此過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員與技術(shù)人員也應(yīng)該充分注重屏蔽體材料的科學(xué)改良，將先進(jìn)的屏蔽材料應(yīng)用到自動(dòng)化設(shè)備中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)其抗電磁干擾能力的良好保障。

3 電磁兼容技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用前景分析

隨著當(dāng)今電力系統(tǒng)的自動(dòng)化與智能化發(fā)展，電磁兼容技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展也開(kāi)始備受關(guān)注。但是因?yàn)榇隧?xiàng)技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用時(shí)間較晚，發(fā)展歷程不長(zhǎng)，所以相比較其他發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我國(guó)的電磁兼容技術(shù)依然具有很大的發(fā)展空間。目前，我國(guó)的電磁兼容技術(shù)大多在電力系統(tǒng)中的小型自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用中出現(xiàn)，并未全面應(yīng)用到大型自動(dòng)化設(shè)備中。但是相信隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，此項(xiàng)技術(shù)必將在電力系統(tǒng)大型自動(dòng)化設(shè)備中得以科學(xué)應(yīng)用，并從源頭上解決電磁干擾問(wèn)題，讓自動(dòng)化設(shè)備在電力系統(tǒng)中具備最佳的電磁兼容性。為達(dá)到這一目標(biāo)，相關(guān)專家、學(xué)者和技術(shù)人員應(yīng)加大力度對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用中的電磁兼容技術(shù)進(jìn)行研究，以此來(lái)充分發(fā)揮此項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，自動(dòng)化設(shè)備及其控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)整體電力系統(tǒng)自動(dòng)化與智能化控制的關(guān)鍵。但是由于電路影響、感染信號(hào)差模與共模形式、脈沖干擾等因素的影響，使得自動(dòng)化設(shè)備與電力系統(tǒng)之間很容易出現(xiàn)電磁干擾問(wèn)題。為有效降低電磁干擾，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備兼容性的良好保障，在此類設(shè)備的具體設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員與技術(shù)人員一定要注重電磁兼容技術(shù)的合理應(yīng)用，通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備自身電源與頻率的合理設(shè)計(jì)、自動(dòng)化設(shè)備的電磁兼容評(píng)估、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整與接地設(shè)計(jì)、自動(dòng)化系統(tǒng)軟件容錯(cuò)性與抗干擾能力提升、自動(dòng)化設(shè)備電路與系統(tǒng)布線合理設(shè)計(jì)、屏蔽技術(shù)合理選擇等方式來(lái)保障其兼容效果，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制設(shè)備在電力系統(tǒng)中的良好應(yīng)用與發(fā)展。