-
-
手机阅读
微机保护装置在水利工程使用中遇到的突出问题就是易受干扰。经过长时间的观察、分析发现：干扰形式主要是电磁干扰。电磁干扰耦合的主要途径有:
①静电耦合(电容耦合);
②电磁耦合(互感耦合);
③共阻抗耦合;
④漏电耦合;
⑤传导耦合;
⑥辐射电磁场耦合。干扰电压分横向干扰(串模干扰)和纵向干扰(共模干扰)两种。串模干扰有3种来源:①信号源中本来就有干扰电压存在;②磁场与信号线耦合;③干扰电流流过与信号线串接的阻抗。在某些变送器中有用的直流信号中本来就存在交流干扰电压,这样就不能消除它而只能通过滤波器把它衰减下去。共模干扰是信号源上有较大的对地电压存在,此电压可能取多种途径最后加到放大器的输入端。实践证明,即使2～3ms的瞬变电压干扰耦合到逻辑电路,也会使之功能紊乱,程序跳步;一个5～30ms的干扰脉冲就会引起图象显示畸变;又如电荷放大器、微电流放大器或预放大器很容易受到可控硅开关噪声的影响;有些干扰会使微机保护装置的整流管或集成电路损坏。
二、几种抗干扰措施。
针对上述分析,抗干扰防护措施主要着眼于三个方面:
1、消除和抑制干扰源;
2、破坏干扰的耦合途径;
3、消弱接收电路对干扰的敏感性。
具体措施如下：
1、减少电路的电容、电感和共阻抗耦合。
(1)控制信号线尽量远离各种动力线、高压线,并采用垂直或辐射状布线;绕开和远离能产生高电位和大入地电流的接地点(如避雷器、并联电容器组、电容式电压互感器、电容型套管以及变压器中性点等的接地点)。
(2)弱电信号线不得与操作传输线和脉冲功率线同走一根电缆;不同电平信号线分用不同电缆分层布置,不得混合捆绑成束。
(3)一对信号线尽量同走一根缆,并最好采用双绞,使磁场干扰信号相互抵消。
(4)采用高质量双稳压电源和配用专用电源导线,使电源内阻和导线电阻小,共阻抗小;各电路电源线直接由电源输出端放射性布线,分别配电,避免链形布线;基准线和电源线应尽量增大截面积。大电流电路(如信号灯、继电器)的公共线与逻辑回路的公共线分开,并分别设置稳压电源,减小共阻抗耦合干扰;提高公共零线对地绝缘,以免将地电位引入零线。
(5)提高控制装置的绝缘水平,避免漏电阻造成干扰;尽量少用中间端子板,减少接触电阻。
2、设置滤波、整形、延时电路、避开干扰。
(1)滤波器具有选频特性,对经传导耦合的干扰是一种有效的技术防护措施。对交流电源进线加装滤波器,可抑制中波段高频干扰;还可抑制电源波形失真干扰;对直流可分别滤除高、低频干扰成分;在各个信号线的输入端采用滤波电路,既可防高、低频干扰信号的侵入,又可抑制过电压及触点抖动造成的干扰。
(2)采用高噪声容限的电路,并适当提高电路的门槛电压(如比较器的基准电压),可避开一些低幅干扰。(3)对持续时间短的脉冲干扰,在不影响操作运行质量的前提下,采用延时元件或积分门限元件也可有效避开干扰。
3、采用隔离措施、 屏蔽措施。
(1)采用电隔离装置传递开关信号,可有效防止干扰的直接引入。常用的隔离器有电磁隔离和光电隔离。
（2）将产生电磁干扰的设备和电子设备的金属外壳可靠接地,使之成为与地等电位的屏蔽体;污染严重者,可将整个机房屏蔽。
(3)电源变压器、电压(电流)互感器、冲击继电器等应在一二次绕组间加装屏蔽层(单层或双层),抑制电网的工频干扰。原边侧屏蔽接地,副边侧屏蔽接零。若将铁芯也同时接地,效果更佳。
(4)信号、控制线路的屏蔽电缆(或电缆沟)与脉冲功率的屏蔽电缆分设。电缆屏蔽层的接地原则上采用一端接地法。对可能接受强过电压而危及设备安全的屏蔽电缆,也可采用二端接地法,但要保证流过电流不可过大,以防破坏屏蔽层。
（5）采用变压器隔离。变压器在抗干扰问题中的特殊地位：变压器是联系几个独立电路的桥梁,两个及两个以上的独立电路在变压器内以磁耦合的方式联系着,在电的联系上却互相绝缘。所以变压器作为一种隔离手段在抗干扰中得到广泛的应用。例如稳压变压器,对电网电压变化有不大于1的稳定度,而且相当于一个低通滤波器,对脉冲干扰有良好的衰减作用。在变压器的使用中可把原绕组和副绕组及反馈绕组分别绕在两个磁芯上,两磁芯上再用一匝环线匝链,这样不但减少了每个变压器原、次绕组之间的杂散电容,而且也减少了耦合电容。
（6）不间断电源系统(UPS)UPS在近几年发展颇为迅速,并且在不少计算机系统、大型精密仪器、安全联锁系统以及重要调节系统中得到了较广泛的应用。UPS系统是防止电源中断、电源电压波动以及抑制噪声干扰比较完善的设备。UPS有3种形式:
①连续系统,在市电发生中断或降低到某一特定电压值时,就由蓄电池给DC-AC逆变器馈电,使负载交流供电不受影响。在整流器/充电器中有滤波器能抑制交流电网的噪声。
②顺向馈电UPS系统,其原理是在电网正常时由电网供电,UPS系统使蓄电池保持满容量状态;当市电不正常时由故障检测器发出讯号,通过静开关由DC-AC逆变器提供交流电源。
③反向馈电UPS系统,它与第②种形式相反,电源正常时由UPS系统供电。仅当UPS系统发生故障时,才通过静开关将负载接到电网供电。在UPS系统故障排除后,则切断电网供电恢复UPS系统供电。根据比较系统的测试与诊约25～30的仪器随机故障与交流电源的干扰有关。显然,防止从交流电源渠道串入的干扰是提高仪器使用可靠性必不可少的手段,这也是近几年UPS系统能在计算机及高级仪器中广泛应用的原因。
4、正确选择接地、接零与“浮置”。将电网零线和各种电气设备外壳通过低阻导线(<5Ω)接地,是着眼于安全的保安地线,一般无电流流过。电子装置的外壳接地是抗干扰的层蔽。电子装置内部输入、输出信号的公共零线是信号“地线”。它不但是电路中静态、动态电流的通道,又是引起内部干扰的薄弱环节,所以电子装置中的“接地”(实际为“接零”)方法应予以重视。
(1)保安地线与电子装置的信号地线应分别设置。
(2)电子装置中,信号地线、信号源地线和负载地线也应分别设置,且负载地线与信号地线应在电气上绝缘,隔离传输信号。
(3)几种地线若在电位上需连通时,应尽量选择合适位置一点接地,以防地电位差干扰。
(4)一般对弱电回路、逻辑回路等抗干扰能力差的电子电路,采用“浮置”(或称浮空、浮接)的运行方式,使零线与地绝缘,这样可阻断来自地电位差的干扰电流，抑制共模干扰。
1楼
0
0
回复
①静电耦合(电容耦合);
②电磁耦合(互感耦合);
③共阻抗耦合;
④漏电耦合;
⑤传导耦合;
⑥辐射电磁场耦合。干扰电压分横向干扰(串模干扰)和纵向干扰(共模干扰)两种。串模干扰有3种来源:①信号源中本来就有干扰电压存在;②磁场与信号线耦合;③干扰电流流过与信号线串接的阻抗。在某些变送器中有用的直流信号中本来就存在交流干扰电压,这样就不能消除它而只能通过滤波器把它衰减下去。共模干扰是信号源上有较大的对地电压存在,此电压可能取多种途径最后加到放大器的输入端。实践证明,即使2～3ms的瞬变电压干扰耦合到逻辑电路,也会使之功能紊乱,程序跳步;一个5～30ms的干扰脉冲就会引起图象显示畸变;又如电荷放大器、微电流放大器或预放大器很容易受到可控硅开关噪声的影响;有些干扰会使微机保护装置的整流管或集成电路损坏。
二、几种抗干扰措施。
针对上述分析,抗干扰防护措施主要着眼于三个方面:
1、消除和抑制干扰源;
2、破坏干扰的耦合途径;
3、消弱接收电路对干扰的敏感性。
具体措施如下：
1、减少电路的电容、电感和共阻抗耦合。
(1)控制信号线尽量远离各种动力线、高压线,并采用垂直或辐射状布线;绕开和远离能产生高电位和大入地电流的接地点(如避雷器、并联电容器组、电容式电压互感器、电容型套管以及变压器中性点等的接地点)。
(2)弱电信号线不得与操作传输线和脉冲功率线同走一根电缆;不同电平信号线分用不同电缆分层布置,不得混合捆绑成束。
(3)一对信号线尽量同走一根缆,并最好采用双绞,使磁场干扰信号相互抵消。
(4)采用高质量双稳压电源和配用专用电源导线,使电源内阻和导线电阻小,共阻抗小;各电路电源线直接由电源输出端放射性布线,分别配电,避免链形布线;基准线和电源线应尽量增大截面积。大电流电路(如信号灯、继电器)的公共线与逻辑回路的公共线分开,并分别设置稳压电源,减小共阻抗耦合干扰;提高公共零线对地绝缘,以免将地电位引入零线。
(5)提高控制装置的绝缘水平,避免漏电阻造成干扰;尽量少用中间端子板,减少接触电阻。
2、设置滤波、整形、延时电路、避开干扰。
(1)滤波器具有选频特性,对经传导耦合的干扰是一种有效的技术防护措施。对交流电源进线加装滤波器,可抑制中波段高频干扰;还可抑制电源波形失真干扰;对直流可分别滤除高、低频干扰成分;在各个信号线的输入端采用滤波电路,既可防高、低频干扰信号的侵入,又可抑制过电压及触点抖动造成的干扰。
(2)采用高噪声容限的电路,并适当提高电路的门槛电压(如比较器的基准电压),可避开一些低幅干扰。(3)对持续时间短的脉冲干扰,在不影响操作运行质量的前提下,采用延时元件或积分门限元件也可有效避开干扰。
3、采用隔离措施、 屏蔽措施。
(1)采用电隔离装置传递开关信号,可有效防止干扰的直接引入。常用的隔离器有电磁隔离和光电隔离。
（2）将产生电磁干扰的设备和电子设备的金属外壳可靠接地,使之成为与地等电位的屏蔽体;污染严重者,可将整个机房屏蔽。
(3)电源变压器、电压(电流)互感器、冲击继电器等应在一二次绕组间加装屏蔽层(单层或双层),抑制电网的工频干扰。原边侧屏蔽接地,副边侧屏蔽接零。若将铁芯也同时接地,效果更佳。
(4)信号、控制线路的屏蔽电缆(或电缆沟)与脉冲功率的屏蔽电缆分设。电缆屏蔽层的接地原则上采用一端接地法。对可能接受强过电压而危及设备安全的屏蔽电缆,也可采用二端接地法,但要保证流过电流不可过大,以防破坏屏蔽层。
（5）采用变压器隔离。变压器在抗干扰问题中的特殊地位：变压器是联系几个独立电路的桥梁,两个及两个以上的独立电路在变压器内以磁耦合的方式联系着,在电的联系上却互相绝缘。所以变压器作为一种隔离手段在抗干扰中得到广泛的应用。例如稳压变压器,对电网电压变化有不大于1的稳定度,而且相当于一个低通滤波器,对脉冲干扰有良好的衰减作用。在变压器的使用中可把原绕组和副绕组及反馈绕组分别绕在两个磁芯上,两磁芯上再用一匝环线匝链,这样不但减少了每个变压器原、次绕组之间的杂散电容,而且也减少了耦合电容。
（6）不间断电源系统(UPS)UPS在近几年发展颇为迅速,并且在不少计算机系统、大型精密仪器、安全联锁系统以及重要调节系统中得到了较广泛的应用。UPS系统是防止电源中断、电源电压波动以及抑制噪声干扰比较完善的设备。UPS有3种形式:
①连续系统,在市电发生中断或降低到某一特定电压值时,就由蓄电池给DC-AC逆变器馈电,使负载交流供电不受影响。在整流器/充电器中有滤波器能抑制交流电网的噪声。
②顺向馈电UPS系统,其原理是在电网正常时由电网供电,UPS系统使蓄电池保持满容量状态;当市电不正常时由故障检测器发出讯号,通过静开关由DC-AC逆变器提供交流电源。
③反向馈电UPS系统,它与第②种形式相反,电源正常时由UPS系统供电。仅当UPS系统发生故障时,才通过静开关将负载接到电网供电。在UPS系统故障排除后,则切断电网供电恢复UPS系统供电。根据比较系统的测试与诊约25～30的仪器随机故障与交流电源的干扰有关。显然,防止从交流电源渠道串入的干扰是提高仪器使用可靠性必不可少的手段,这也是近几年UPS系统能在计算机及高级仪器中广泛应用的原因。
4、正确选择接地、接零与“浮置”。将电网零线和各种电气设备外壳通过低阻导线(<5Ω)接地,是着眼于安全的保安地线,一般无电流流过。电子装置的外壳接地是抗干扰的层蔽。电子装置内部输入、输出信号的公共零线是信号“地线”。它不但是电路中静态、动态电流的通道,又是引起内部干扰的薄弱环节,所以电子装置中的“接地”(实际为“接零”)方法应予以重视。
(1)保安地线与电子装置的信号地线应分别设置。
(2)电子装置中,信号地线、信号源地线和负载地线也应分别设置,且负载地线与信号地线应在电气上绝缘,隔离传输信号。
(3)几种地线若在电位上需连通时,应尽量选择合适位置一点接地,以防地电位差干扰。
(4)一般对弱电回路、逻辑回路等抗干扰能力差的电子电路,采用“浮置”(或称浮空、浮接)的运行方式,使零线与地绝缘,这样可阻断来自地电位差的干扰电流，抑制共模干扰。