电力系统自动化设备电磁兼容技术研究

陈庆旭

（南京国电南自软件工程有限公司，江苏 南京 210000）

0 引 言

随着电力系统的发展和进步，系统自动化设备应用范围不断扩大，受到系统结构特点的影响，电磁干扰来源较为复杂，为有效避免干扰和破坏，要整合技术要点，实现更加合理化的兼容控制。

1 电力系统自动化设备电磁兼容技术的内容

为保证电力系统自动化设备电磁兼容技术的应用效能，要从原理的可行性、加工生产工艺、运行环境等多方面开展综合分析和考量，着重把控不同类型电磁干扰本质的同时，进一步分析技术的具体内容。

1.1 滤 波

滤波技术主要是借助滤波器完成电磁干扰的抑制处理工作。滤波器由参数集中的电阻、电容等构成，在其应用过程中只允许有用信号频率分量通过，能更好地避免干扰频率对整体信号传输造成的影响，维持信号的稳定性。正是基于滤波器较为合理的传导电磁干扰控制模式，能有效避免辐射等干扰项。例如，在系统的发射机输出端和接收机输入端对应安装电磁干扰滤波器，就能发挥设备的应用效能，有效过滤干扰信号，完成电磁兼容的工作[1]。

在滤波器具体工作环境中，元件不允许无用信号通过，并完成信号反射回信号源的处理工作，同时借助对应的消耗方式完成无用信号的消耗处理。基于此，要想更好地提升滤波处理水平，就要在明确干扰项频谱、干扰源频带分布情况的同时，配合干扰仪器的检测分析工作，最大程度上建立有针对性的抗干扰处理工作。

1.2 隔 离

在电力系统自动化设备应用环境中，有效对干扰线路周围的干扰电磁场予以隔离控制，能最大程度上提高设备的应用运行效率，主要采取的方式就是切断亦或是削弱干扰线路和其他线路的电磁耦合[2]。为了提升控制效果，要尽量避免干扰线路和其他线路呈现出平行排列状态，若是一定要保持平行，就要保证相应的距离参数满足如表1所示的规范要求。

表1 隔离原则

另外，针对高频导线中产生干扰作用较大的线路，一定要选取适当的方式予以屏蔽隔离[3]。

1.3 接 地

对于整个电力系统自动化设备应用控制而言，接地的处理过程就是在系统的某个选定区域点和接地面之间形成具有导电过程的低电阻通路，并能配合系统中电子元件的零电位处理完成连接。在实际处理中，要将理想的接地体视为零电位、零电阻的物理实体，并将其视为各个有关电路中信号电平的参考点，当不需要的电流通过时，不会产生对应的电压降，设备接地的过程就能有效将设备本身流过的干扰电流直接流入大地，最大程度减少干扰源传播的能量[4]。接地的处理方式可以有效避免电磁干扰，减少公共电路阻抗耦合造成的影响，保证人员安全和设备安全。较为常见的接地处理模式主要分为浮地、单点接地、多点接地和混合接地，具体如图1所示。

图1 接地方式

另外，为了保证接地处理的合理性和规范性，在接地控制环节中，要针对接地方式的要点予以控制，尽量减少干扰源的能量，从而提升统筹控制的水平。要尽量控制接地线的长度，选取长度较短且阻抗较小的金属材质接地线，确保接地点具备较好的导电性能，提升其机械水平[5]。

1.4 屏 蔽

借助导电或导磁材料制备的设备能够将电磁能限制在规定的空间范围内，确保场能量能从屏蔽体的一侧直接传导到另一侧。同时，为保证屏蔽效果，要结合实际环境和应用要求选取最适配的屏蔽控制模式。

2 电力系统自动化设备电磁兼容技术的应用要点

在电力系统自动化设备电磁兼容技术的应用过程中，要明确系统的具体应用环境，之所以能形成自动化处理，就是借助微机系统或者单片机，配合DA转换电路、AD转换电路、电源回路以及驱动电路等功能处理单元完成运行作业。为保证兼容技术的应用效果，要对技术内容和运行环境予以分析[6]。

2.1 频率设计技术

在电力系统自动化设备电磁兼容管理控制工作中，频率设计技术主要针对的就是频率兼容问题，要借助统一频率元完成微机系统的控制，确保频率特性要求符合预期。因此，频率设计技术应用过程中要核实电平和最高工作频率参数，以维持技术应用的可控性。

2.2 电源布线技术

一方面，电源技术结合电源特性完成设计，保证容性电流吸收能力和功率裕度都能匹配电力系统自动化设备的实际应用需求，并且要优选电源设备，综合评估电力系统的供电方式，包括集中供电、分布式供电、整流电源或电池供电等。另一方面，为避免管脚和连线之间相互影响，要针对分布参数予以合理性限制，优选环绕布线方式，并严格控制线径参数，满足分层处理的要求[7]。

2.3 降频控制技术

在电力系统自动化设备电磁兼容控制工作中，针对输出的高频信号要予以重视，在维持整个应用系统运行正常且规范的基础上尽量降低频率，主要采取的方式就是对信号予以平滑处理。例如，针对发光二极管（Light Emitting Diode，LED）驱动电路（如图2所示），要适当添加电阻或电容元件，维持频率的平衡性，并且要对功率较大的输出信号进行降频处理。

图2 LED驱动电路实物图

2.4 多层板去耦技术

在微机系统频率增大的情况下，电路几何尺寸也会降低，因此微机系统融合多层板电路受到了更多的关注，能在满足应用要求和标准的同时减少频率参数相互之间的影响。与此同时，多层板能有效减少系统中各个连接结构之间分布参数的相互作用，维持良好的应用效能[8]。

综上所述，在电力系统自动化设备电磁兼容控制工作中，要结合实际环境选取适当的技术方案，维持技术应用控制的合理性和规范性，避免高频干扰等因素对设备运行质量产生的影响。

3 电力系统自动化设备电磁兼容技术的应用趋势

随着科学技术的不断发展和进步，电力系统自动化设备电磁兼容处理也向着更加多元的方向转型，打造更加可控且科学的应用平台。其中，微机系统具有重要的研究价值，配合计算机技术就能更好地适应自动化设备高灵敏性、小型化和多功能要求，维持可控性较好的电磁兼容控制模式。

第一，将逐渐实现数字逻辑电路和软件技术有效融合的目标，最大程度上完成干扰信号的抑制处理，维持良好的控制水平。也正是基于技术的发展和进步，软件应用占比在不断增加，要想保证电磁兼容控制的规范效果，需结合技术融合要求开展相关工作。例如，利用具备错误纠正码功能的软件，就能及时控制和纠正错误信息，减少进入系统后可能产生干扰或危害的项目，从源头提升电磁兼容控制的规范性，规避干扰项可能造成的影响[9]。

第二，在电力系统自动化设备中，集成电路元件的封装工作量也会增加，其中含有微量天然放射同位素，这种电磁干扰会严重影响存储器的运行效果，引发误动作等现象，因此为保证电磁兼容控制的合理性和规范性，就要从元器件的制造技术以及系统制造等多方面开展统筹分析工作，并践行电磁兼容技术的设计要求，维持良好的应用效果。

第三，应用分布式静电保护涂覆，能针对静电干扰予以合理性控制，最大程度上弥补电力系统自动化设备静电保护不足的问题。主要的方式就是将互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）（如图3所示）等芯片板接头进行静电涂覆，从而避免干扰项目对整体应用过程产生的影响。

图3 CMOS原理

第四，随着科学技术的不断发展进步，光纤电路抗电磁脉冲干扰的处理方式逐渐受到关注，光纤通信也成为了电力系统自动化设备应用的重要环节，配合纤维光学和光计算机技术的协同控制，就能推进电力系统自动化设备电磁兼容技术向着更加多元的方向迈进[10]。

4 结 论

总而言之，电力系统自动化设备电磁兼容技术的优化升级具有重要的意义，要依据特征和要求提出匹配的电磁兼容技术方案，维持设计和运行控制的合理性，从而促进电力系统自动化设备运行水平的优化，也为电力系统的可持续发展奠定坚实基础。