通信學論文-論鐵路電力遠動終端抗干擾分析.doc

通信學論文-論鐵路電力遠動終端抗干擾分析論文關鍵詞鐵路電力遠動終端干擾論文摘要研究分析電磁干擾產(chǎn)生的原因、特點及干擾對電力遠動系統(tǒng)的影響，從設計的角度對鐵路電力遠動監(jiān)控系統(tǒng)進行抗干擾分析研究?？垢蓴_設計是電力遠動監(jiān)控系統(tǒng)安全運行的一個重要組成部分，在研制綜合自動化系統(tǒng)的過程中，如果不充分考慮可靠性問題，在強電場干擾下，很容易出現(xiàn)差錯，使整個電力遠動監(jiān)控系統(tǒng)無法正常運行或出錯誤（誤跳閘事故等），無法向站場和區(qū)間供電，影響鐵路行車安全。一、電磁干擾產(chǎn)生的原因及特點（一）傳導瞬變和高頻干擾1由于雷擊、斷路器操作和短路故障等引起的浪涌和高頻瞬變電壓或電流通過變（配）電所二次側進入遠動終端設備，對設備正常運行產(chǎn)生干擾，嚴重還可損壞電路。2由電磁繼電器的通斷引起的瞬變干擾，電壓幅值高，時間短、重復率高，相當于一連串脈沖群。3鐵路電力供電中，特別是現(xiàn)代高速鐵路對電力要求都比較高，一般都是幾路電源供電，母線投切轉換比較頻繁，振蕩波出現(xiàn)的次數(shù)較多。（二）場的干擾1正常情況下的穩(wěn)態(tài)磁場和短路事故時的暫態(tài)磁場兩種，特別是短路事故時的磁場對顯示器等影響比較大。2由于斷路器的操作或短路事故、雷擊等引起的脈沖磁場。3變電所中的隔離開關和高壓柜手車在操作時產(chǎn)生的阻尼振蕩瞬變過程，也產(chǎn)生一定的磁場。4無線通信、對講機等輻射電磁場對遠動終端會產(chǎn)生一定的干擾，鐵路中繼站通常會和通信站在一處，通信發(fā)射塔對中繼站電力遠動終端設備的干擾比較大。（三）對通信線路的干擾1鐵路變電所遠動終端的數(shù)據(jù)由串口通信經(jīng)雙絞線進入車站通信站，再經(jīng)過轉換成光信號沿鐵通專用通信光纜送至電力遠動調度中心，遙信和遙控數(shù)據(jù)在變電所到通信站的過程走的是電信號，由于變電所高低壓進出線纜很多，遠動終端受的干擾比較大。2中繼站一般距鐵路都比較近，列車通過時的振動對遠動終端設備有一定的干擾。（四）繼電器本身原因繼電器本身可能由于某種原因一次性未合到位而產(chǎn)生干擾的振動信號，或負荷開關、斷路器、隔離開關等二次側產(chǎn)生振動信號。二、干擾對電力遠動系統(tǒng)的影響無論交流電源供電還是直流供電，電源與干擾源之間耦合通道都相對較多，很容易影響到遠動終端設備，包括要害的CPU；模擬量輸入受干擾，可能會造成采樣數(shù)據(jù)的錯誤，影響精度和計量的準確性，還可能會引起微機保護誤動、損壞遠動終端設備和微機保護部分元器件；開關量輸入、輸出通道受干擾，可能會導致微機和遠動終端判斷錯誤，遠動調試終端數(shù)據(jù)錯誤遠動終端CPU受干擾會導致CPU工作不正常，無法正常工作，還可能會導致遠動終端程序受到破壞。三、抗干擾設計分析（一）屏蔽措施1高壓設備與遠動終端輸入、輸出采用有鎧裝（屏蔽層）的電纜，電纜鋼鎧兩端接地，這樣可以在很大程度上減小耦合感應電壓。2在選擇變電所和中繼站電力設備時盡量選設有專門屏蔽層的互感器，也有利于防止高頻干擾進入遠動終端設備內部。3在遠動終端設備的輸入端子上對地接一耐高壓的小電容，可以有效抑制外部高頻干擾。（二）系統(tǒng)接地設計1一次系統(tǒng)接地主要是為了防雷、中性點接地、保護設備，合適的接地系統(tǒng)可以有效的保障設備安全運行，對于斷路器柜接地處要增加接地扁鐵和接地極的數(shù)量，設備接地處增加增加接地網(wǎng)絡互接線，降低接地網(wǎng)中瞬變電位差，提高對二次設備的電磁兼容，減少對遠動終端的干擾。2.二次系統(tǒng)接地分為安全接地和工作接地，安全接地主要是為了避免工作人員因設備絕緣損壞或絕緣降低時，遭受觸電危險和保證設備安全，將設備外殼接地，接地線采用多股銅軟線，導電性好、接地牢固可靠，安全接地網(wǎng)可以和一次設備的接地網(wǎng)相連；工作接地是為了給電子設備、微機控制系統(tǒng)和保護裝置一個電位基準，保證其可靠運行，防止地環(huán)流干擾。3由于高低壓柜本身都是多都是采用鍍鋅薄鋼板材料，本身也有屏蔽作用，將高低高柜都可靠接地。4遠動終端微機電源地和數(shù)字地不與機殼外殼相連，這樣可以減小電源線同機殼之間的分布電容，提高抗共模干擾的能力，可明顯提高電力遠動監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性。（三）采取良好的隔離措施1為避免遠動終端自身電源干擾采取隔離變壓器，電源高頻噪聲主要是通過變壓器初、次級寄生電容耦合，隔離變壓器初級和次級之間由屏蔽層隔離，分布電容小，可提高抗共模干擾的能力。2電力遠動監(jiān)控系統(tǒng)開關量的輸入主要斷路器、隔離開關、負荷開關的輔助觸點和電力調壓器分接頭位置等，開關量的輸出主要是對斷路器、負荷開關和電力調壓器分接頭的控制。3信號電纜盡量避開電力電纜，在印刷遠動終端的電路板布線時注意避免互感。4采用光電耦合隔離，光電耦合器的輸入阻抗很小，而干擾源內阻大，且輸入/輸出回路之間分布電容極小，絕緣電阻很大，因此回路一側的干擾很難通過光耦送到另一側去，能有效地防止干擾從過程通道進入主CPU。（四）濾波器的設計1采用低通濾波去高次諧波。2采用雙端對稱輸入來抑制共模干擾，軟件采用離散的采集方式，并選用相應的數(shù)字濾波技術。（五）分散獨立功能塊供電，每個功能塊均設單獨的電壓過載保護，不會因某塊穩(wěn)壓電源故障而使整個系統(tǒng)破壞，也減少了公共阻抗的相互耦合及公共電源的耦合，大大提高供電的可靠性。（六）數(shù)據(jù)采集抗干擾設計1在信息量采集時，取消專門的變送器屏柜，將變送器部分封裝在RTU內，減少中間環(huán)節(jié)，這樣可以減少變送器部分輸出的弱電流電路的長度。2遙信由于合閘一次不到位或由于二次側振動而產(chǎn)生的誤遙信干擾信號，并且還會產(chǎn)生尖脈沖信號，也可能對遙信回路產(chǎn)生干擾誤遙信號。（七）過程通道抗干擾設計（八）印刷電路板設計。在印刷電路板設計中盡量將數(shù)字電路地和模擬地電路地分開；電源輸入端跨接10100F的電解電容。（九）控制狀態(tài)位的干擾設計（十）程序運行失常的抗干擾設計（十一）單片機軟件的抗干擾設計（十二）對于終端至通信站的