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技術(shù)文章

數(shù)字式時間繼電器抗干擾方法的研究
數(shù)字式時間繼電器抗干擾方法的研究 
      摘要：通過對數(shù)字式時間繼電器在電磁干擾情況下的誤動原因的分析，初步論述了數(shù)字式時間繼電器在這種干擾條件下的抗干擾措施，為進一步提高數(shù)字式時間繼電器抗干擾性能和可靠性提出參考依據(jù)。  
　　 0 引 言 
　　隨著數(shù)字技術(shù)和相關(guān)專業(yè)的不斷發(fā)展，繼電保護技術(shù)也有了很大發(fā)展，如靜態(tài)繼電器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，其中數(shù)字式時間繼電器作為基礎(chǔ)元件，已廣泛應(yīng)用于各種繼電保護及自動控制回路中，使被控制設(shè)備或電路的動作獲得所需延時，并用以實現(xiàn)主保護與后備保護的選擇性配合。 
　　 　 
　　 1 提高抗干擾能力方法 
　　 1.1 干擾的主要來源 
　　在電力系統(tǒng)運行中的繼電器受到干擾主要是電磁干擾，來源有以下幾種 
　　 (1) 直流低壓回路斷開電感性負(fù)載（如接觸器、中間繼電器等）或電磁型電流、電壓繼電器觸點抖動時，常會產(chǎn)生快速瞬變脈沖組電波； 
　　 (2) 高壓變電所臨近高壓電器設(shè)備操作時產(chǎn)生的感應(yīng)干擾； 
　　 (3) 移動電話、攜帶式步話機和相鄰或附近設(shè)備發(fā)生的調(diào)頻電磁波及電弧放電時產(chǎn)生的高頻電磁輻射； 
　　 (4) 設(shè)備中脈沖電路、時鐘回路、開關(guān)電源、收發(fā)訊機等通過空間傳播的電磁能量； 
　　 (5) 帶電荷的操作人員觸及到設(shè)備的導(dǎo)電部件時產(chǎn)生放電。 
　　 1.2 電磁干擾的傳播方式 
　　電磁干擾的傳播方式主要有兩種形式，即傳導(dǎo)和輻射。傳導(dǎo)是通過導(dǎo)線以電流或電壓的形式作用在繼電器上。輻射是通過空間以電磁場的形式作用于繼電器上。對于數(shù)字式時間繼電器主要的傳導(dǎo)路徑為電源線。因此抑制傳導(dǎo)干擾的主要部分在數(shù)字式時間繼電器的電源部分。 
　　 1.3 提高抗干擾的措施 
　　根據(jù)電磁干擾的來源和干擾方式及數(shù)字式時間繼電器的工作特點，對數(shù)字式時間繼電器提高抗干擾能力采用的措施主要從以下方面進行解決。 
　　 (1) 電源輸入端增加 EMI 濾波器。 EMI 濾波器是一種低通濾波器，由無源元件構(gòu)成的多端口網(wǎng)絡(luò)。它不僅能衰減由傳導(dǎo)傳播干擾方式引起的干擾，同時也對輻射干擾方式的干擾有顯著的抑制作用。這樣的濾波器對于低頻（ 20—100kHz ）特別有效。再通過選用合適的鐵氧體材料鐵芯，它的抑制頻率范圍可增大到 400MHz 。 
　　由于數(shù)字式時間繼電器的體積小，受結(jié)構(gòu)的限制，成型的 EMI 濾波器一般體積較大，不適用。而繼電器工作頻率不高，設(shè)計及工藝相對要求不高，同時也可降低成本，因此在電路里直接設(shè)計出 EMI 濾波器是非?？尚械摹?nbsp;
　　配件經(jīng)嚴(yán)格篩選，可選到接近理想狀態(tài)，但實際上存在偏差。 
　　濾波器中介質(zhì)電容、電感均可改變，適當(dāng)變化期間的耦合，對于線路開關(guān)、接觸器、執(zhí)行機構(gòu)，觸點抖動產(chǎn)生的瞬變干擾能起到充分的抑制作用。 
　　 (2) 數(shù)字電路抗干擾一般措施 
　　 ① 時鐘頻率應(yīng)在工作允許的條件下選用*低的； ② 必須對電源線，控制線去耦以防止外部干擾進入； ③ 每個集成電路的電源與地之間要加去耦電容。要求電容的高頻性能好； ④ 在速度不快的信號線上加去耦電容。 
　　 (3) 合理設(shè)計印刷電路板 ① 印刷板上的電源與地線要呈 “ 井 ” 字形布線，以均衡電流，降低線路電阻； ② 布線時高、低壓線分開，交、直流分開； ③ 輸入、輸出線不要緊靠時鐘發(fā)生器、電源線等電磁專線，不要緊靠復(fù)位線、控制線等脆弱信號線； ④ 相鄰板間交叉布線； ⑤ 盡量減少電源線走線的有效包圍面積，這樣可以減少電磁耦合； ⑥ 相鄰層布線應(yīng)互相垂直； ⑦ 走線不要有分支，以防導(dǎo)致反射和產(chǎn)生諧波； ⑧ 正確接入旁路電容。數(shù)字電路在工作時，電流突變較大，會產(chǎn)生很強噪聲信號，應(yīng)按圖 4 在電源線上正確接入旁路電容； ⑨ 接地點集中。 
　 (4) 合理配線 ① 輸入電源線與地線應(yīng)盡量短； ② 板與板間的連線或接插件連線應(yīng)盡量短。且線與線間分開； ③ 配線時，電源線與觸點引出線應(yīng)分開； ④ 正、負(fù)電源線應(yīng)互相絞合，以降低共模干擾。 
　　 (5) 采用新工藝 ① 采用貼裝技術(shù)采用表面貼裝裝封技術(shù)，可以顯著減少由于器件的引線較長而產(chǎn)生的雜散寄生電容、電感，簡化了屏蔽的設(shè)計，所以在很大程度上減少了電磁干擾和射頻干擾。 ② 采用多層線路板從 2 層印制電路板改為 4 層印制電路板，可大大改善發(fā)射和抗擾度性能。 
2 結(jié) 語 
　　以上分析了數(shù)字式時間繼電器抗干擾的問題。經(jīng)實際應(yīng)用，解決了以前數(shù)字式時間繼電器所存在的干擾問題，動作可靠性有很大提高，在某項電力系統(tǒng)中現(xiàn)場應(yīng)用，也得到了證實。 

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