摘要：在对电力系统供电质量和运行安全要求越来越高的情况下，自动化设备已成为电力系统中必不可少的一部分，通过智能化和自动化控制系统的安装，可以极大地提升电力系统运行的经济性和可靠性。但是，这一目标的实现必须保障控制系统本身运行可靠和稳定，因此涉及到了电磁兼容技术的应用。
关键词：电磁兼容；自动化设备；抗干扰测试；电力系统
0引言
因为自动化设备是调节电力系统运行状况、确保系统和设备安全的核心。所以，在设计和安装电力系统自动化设备时，需要通过试验测试设备在系统中的电磁兼容性和抗电磁干扰能力，从而采取有效措施使其能够在电力系统中稳定运行，并且不会因自身运行产生的电磁干扰影响其他设备的正常工作。因此，介绍了电磁干扰的发生、传播和作用机理，并且简要分析了抑制电磁干扰的有效途径，进而探究了在电力系统自动化设备设计安装中实现系统电磁兼容的有效措施。
1 兼容技术的主要研究方向及其应用原理
1.1 抑制干扰源的影响
抑制干扰源对敏感电路、元件和设备实现了电磁兼容，确保敏感设备稳定运行，是电磁兼容技术的一个重要研究方向。其中，最常见的有效手段是通过设置滤波电路或组件抑制干扰源的传播，根据干扰源的电磁特性实现对特定幅值电磁波的过滤拦截或者将其在滤波过程中消耗吸收，从而形成对滤波电路下游电路的有效保护。
1.2 阻断电磁干扰的传播路径和弱化电磁干扰
电磁兼容技术的另一个研究思路是研发和利用屏蔽材料，构建起对电力系统的设备、线路或装置的密闭保护空间，从而通过屏蔽材料吸收干扰源的磁力线，将电磁干扰隔离在空间内部或外部。一方面阻止外部电磁干扰源对屏障内设备和装置的干扰，另一方面可以防止屏蔽装置内部的高频率、大功率和高电压设备的运行成为电力系统干扰源。
1.3 优化电子电力设备的电磁环境
通过合理布置电力系统中的设备和线路，能够降低发生电磁干扰的概率，有效优化电子电力设备的电磁环境。首先通过分析所有设备、线路和装置的电磁干扰与电磁耐受性能特征，将易于发生相互干扰的线路和设备尽量分开，并且对重点干扰源采取电磁屏蔽措施，防止不同设备之间发生电磁耦合和感应。其次是在线路设计中需要针对脉冲功率大、高频导线以及敏感线路进行屏蔽或隔离，利用电路隔离元件把敏感电路隔离和保护起来。但是，在选择和使用隔离电气元件时要注意避免元件本身成为新的干扰源，在满足电磁兼容要求的前提下尽量选择小功率的元件。
2 兼容技术在电气系统自动化设备设计安装中的应用
电气系统自动化设备中存在大量敏感电子元件和部件，需要在大电流条件下进行大量高频信号的传输。因此，设备内部各个部分之间存在复杂的电磁兼容性问题。另外，作为二次系统中的一部分，自动化设备受到了电力系统中运行的大型机电设备、电力设备以及高压线路的电磁干扰。所以，在自动化设备的设计或安装中，需要首先解决设备与系统之间电磁兼容性的问题。
2.1 自动化设备电源和频率的设计
为保证自动化设备的电磁兼容，需要解决设备内部微处理器的电磁兼容问题，合理选择和设计其工作频率。这一领域的研究涉及到非常复杂的谐波分离和降频技术。此外，基于对自动化设备电源瞬时最大功率的分析计算进行电源特性设计，确保电源的工作电压波动范围在 +10% ～ +15% 内，尽量降低自动化设备电源对电磁兼容性的影响。
2.2 通过试验评估设备的电磁兼容性
在安装使用电力系统自动化设备之前，应当根据电力系统的电磁环境特点确定自动化设备的电磁兼容指标，并且在专业实验室对自动化设备进行电磁兼容性评估。试验指标的确定需要根据电力系统正常运行情况下的电磁环境确定，要避免设备安装运行后形成对其他设备的干扰。在试验中要针对设备的电源、输入、输出以及接地端口设置不同的试验指标，通过模拟运行环境施加不同类型的电磁干扰，测试并获取各个部分的抗干扰性能参数。电磁兼容性试验的测试常用电磁干扰试验类型及其干扰信号的加载标准（见表 1），为设备安装中采取必要的抗干扰措施、实现电磁兼容做好准备。
表 1 常用电磁干扰试验的类型及其干扰信号标准
2.3 电力系统的频率调整和接地方式的设计
在电力自动化控制系统的运行过程中，会进行大量高频信号的传输，从而产生很强的电磁场。为了提高系统的电磁兼容性，可以在满足信号传输质量的前提下降低信号传输频率。另外，通过合理的接地方将系统运行产生的漏电流导入地下，也是实现电力系统电磁兼容的重要手段。当设备或系统的运行频率高于 10 MHz 时，采用多点接地的方式才能有效预防电磁干扰。而对于最高频率低于 1 MHz 的系统，可以将所有设备或装置进行集中接地。如果系统的工作频率介于 1 ～ 10 MHz，则根据系统的实际结构特点采取混合接地措施。
2.4 提高系统软件的容错性和抗干扰能力
软件系统是自动化设备完成数据分析并产生决策指令的中心，所有自动化电力系统的控制动作都基于软件系统的正常运行。首先提高软件系统对电磁干扰下系统异常状况的识别能力，提高系统的抗干扰能力，避免电力系统的控制装置发生错误动作。其次在软件系统的编程中使用容错技术，可以提高软件系统在电磁干扰影响下的运行可靠性，避免软件系统受到失真信号或复杂信息的影响。
2.5 自动化设备的电路设计和系统的布线
随着微电子技术的进步，目前自动化设备所使用的集成电路朝着高密度三维集成化发展。继印刷电路和集成电路之后，已可以通过分层电路板设计提高电路的电磁兼容性。并且系统中的芯片可以直接以粘贴的形式集成到电路板上。因此，在自动化设备的电路设计中，可以通过使用上述技术有效缩小系统的线路分布参数，从而降低不同线路之间的互相干扰，提高设备内部的电磁兼容性。
3 结论
电磁兼容技术在世界范围内都属于新兴学科，我国对于这一复杂课题的研究与其他国家还存在很大差距。现有技术水平可以解决普通的电磁兼容问题，对于电磁干扰环境过于复杂或大型机电设备的电磁兼容性问题，还需要进一步的研究。
参考文献
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论文作者:芩杰军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/6/5
标签：自动化设备论文; 电力系统论文; 电磁论文; 设备论文; 电磁兼容论文; 干扰论文; 电磁干扰论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;