水电站计算机监控系统的抗干扰措施（胡荣军）

发布时间：2022-02-21 15:25:01 浏览数：次

摘要：随着电网改造的深入，各水电站的科技含量的升高，计算机监控系统在各区域得到普遍应用。众所周知水电站具有各种高电压、强电流设备，这些设备工作时会发出很强烈的电磁干扰，使计算机主机及输入、输出系统遇到各种各式各样的干扰。能否解决好抗干扰问题是计算机能否正常运行的关建问题之一。提高计算机监控系统的抗电磁干扰能力有着非常重要的意义。

关键词：干扰；计算机监控系统；不间断电源(UPS)；光电隔离

中图分类号：TM73 文献标识码：B 文章编号：1003-0867(2007)11-0040-02

1 干扰的主要来源

从水电站计算机监控系统的工作现场来看，监控系统干扰来源主要为三个方面：电源干扰、输入输出接口通道干扰以及电磁场干扰。干扰通常以脉冲形式进入计算机。

1.1 电源干扰

因小水电站的厂用电源来自电网和发电机组的机端。随着工业生产的发展，一些大功率的设备在启停过程中对电网形成很大的干扰，产生电压相对较高的尖峰脉冲电压，叠加在交流正弦电压上，有时达1000 V以上。这种尖峰脉冲对计算机的正常工作危害很大。据资料统计90%以上的计算机故障是由电源问题引起的。

1.2 输入输出接口通道干扰

水电站计算机监控系统与电站设备的接入数量众多，相应的接口通道数量多。这些接口通道就成为干扰计算机监控系统的途径。信号、数据在传输过程中会出现延时、畸变、衰减，这就属于一种干扰。另外，由于外界电磁场的影响，在输入输出接口通道的传输线路上会感应耦合干扰信号，严重时将使计算机无法工作。

1.3 电磁干扰

电磁场干扰来自计算机监控系统外部和内部两个方面。在强电磁场环境下工作的计算机监控系统，其壳体、输入输出接口、通道都将感应电压，形成干扰源。另外系统内部，由于计算机采用大规模集成电路元件组成的，线路通常设计很密集，则这些元器件和线路之间电磁干扰就不能被忽略。

另外在水电站的干扰信号中，不能忽视的还有噪声、震动干扰。噪声与直流输出有一定关系，随直流输出的增大而增大。

2 抗干扰能力的措施

2.1 提高电源的抗干扰能力

为避免因电网电压不稳引起对计算机的直接干扰，主要采用交流稳压器、低通滤波器用于滤除电源系统中的高次谐波，减少电源系统中的尖峰电压。隔离变压器在其一次和二次之间使用屏蔽隔离，减少它的分布电容，以提高共模抗干扰能力。通常就是我们所设的不间断电源UPS，它是将交流电压稳压器、低通滤波器、隔离变压器等组合在一起。在选择不间断电源UPS的容量时，应使得UPS的容量大于供电总容量的30%，供电时间大于2 h。采用分散独立电源，利用多个独立电源供电，可以避免一个电源故障，而影响整个监控系统的工作。同时减少了各种干扰在电源系统上的耦合，这样大大提高了供电可靠性。

2.2 提高输入输出接口通道的抗干扰能力

在开关量输入输出接口通道上采用光电隔离元器件，可以隔离计算机内部与计算机外间的电气连接，有效地防止尖峰脉冲电压干扰和其它各种干扰，提高输入输出通道上的信噪比。再次，光电隔离器件的输入输出被密封在一块芯片中，它不受外界光线的干扰。

在开关量输出通道上采用返校技术。返校能提高控制输出的可靠，特别是对一些重要的断路器的控制，可避免拒动或误动。

在模拟量输入通道上采用滤波器，这是当干扰信号混入有效信号以后采取的补偿措施，同时也是拟制噪声的重要手段。

为防止磁场及连接线间的互相干扰，在输入输出接口的外部引线一律采用双线。使各个小环路的电磁感应干扰互相抵消，也是最经济方便的办法。

另外，利用RC阻容电路可以吸收各元件中的触点动作时产生的电火花对计算机设备产生的干扰。

2.3 提高抗电磁场干扰能力

消除或抑制电磁干扰可针对电磁干扰的三要素进行。可在系统中采取一些必要的措施加以消除，主要利用屏蔽、隔离技术，布线技术，以及接地技术。

屏蔽隔离：电磁场干扰是一种空间干扰，可以利用屏蔽技术。在水电站计算机监控系统屏蔽柜外部的连接电缆使用屏蔽电缆，防止电磁场对输入输出接口的干扰。对一些设备，可使用金属外壳加以屏蔽，而且屏蔽层必须安全接地，防止高频信号通过分布电容进入计算机监控系统的相应部件。

布线要求：在回路布线时，就考虑隔离，减少互感耦合，避免干扰由互感耦合侵入。在屏柜内部布线时，应尽量将交流电源线、直流电源线、开关量、输入输出信号线与模拟量输入信号线、继电器等感性负载控制线分开，使各线路之间的电磁干扰降到最小。屏柜外部布线时，计算机监控系统的有关电缆应避开高层电缆、母线、动力电缆布置，强弱信号电缆不应使用同一根电缆。信号电缆尽可能避开电力电缆，尽量增大与电力电缆的距离，并尽量减少平行长度。

接地：在计算机监控系统屏柜与外部连接的屏蔽电缆的接地，通常要求一点接地。多个电路共用接地线时，其阻抗应尽量减少。由多个电子器件组成的系统，各电子器件的工作接地应连在一起，通过一点与安全接地网相连。

工作接地网各点的电位应尽量保持一致。处于雷害较多的地区，计算机防雷问题也不能忽视，采用电磁与静电的双重屏蔽和在架空设置的计算机线路上方1.2 m处，设置避雷线等。

其次，设备的合理布置也可以减少干扰的影响，甚至不需要采取其他额外的技术措施就可消除干扰的影响，如上位工控机布置的位置和方向的不同，电磁干扰的影响就不同，有的可以消除干扰的作用。另外，在软件上加强抗干扰能力也可以提高监控系统的可靠性。

来源：《农村电气化》2007.11

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