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水電站計算機監控系統的抗干擾措施

09-03 12:56:56  瀏覽次數:579次  欄目:水利水電工程
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  1 干擾的主要來源

  從水電站計算機監控系統的工作現場來看,監控系統干擾來源主要為三個方面:電源干擾、輸入輸出接口通道干擾以及電磁場干擾。干擾通常以脈沖形式進入計算機。

  1.1 電源干擾

  因小水電站的廠用電源來自電網和發電機組的機端。隨著工業生產的發展,一些大功率的設備在啟停過程中對電網形成很大的干擾,產生電壓相對較高的尖峰脈沖電壓,疊加在交流正弦電壓上,有時達1000 V以上。這種尖峰脈沖對計算機的正常工作危害很大。據資料統計90%以上的計算機故障是由電源問題引起的。

  1.2 輸入輸出接口通道干擾

  水電站計算機監控系統與電站設備的接入數量眾多,相應的接口通道數量多。這些接口通道就成為干擾計算機監控系統的途徑。信號、數據在傳輸過程中會出現延時、畸變、衰減,這就屬于一種干擾。另外,由于外界電磁場的影響,在輸入輸出接口通道的傳輸線路上會感應耦合干擾信號,嚴重時將使計算機無法工作。

  1.3 電磁干擾

  電磁場干擾來自計算機監控系統外部和內部兩個方面。在強電磁場環境下工作的計算機監控系統,其殼體、輸入輸出接口、通道都將感應電壓,形成干擾源。另外系統內部,由于計算機采用大規模集成電路元件組成的,線路通常設計很密集,則這些元器件和線路之間電磁干擾就不能被忽略。

  另外在水電站的干擾信號中,不能忽視的還有噪聲、震動干擾。噪聲與直流輸出有一定關系,隨直流輸出的增大而增大。

  2 抗干擾能力的措施

  2.1 提高電源的抗干擾能力

  為避免因電網電壓不穩引起對計算機的直接干擾,主要采用交流穩壓器、低通濾波器用于濾除電源系統中的高次諧波,減少電源系統中的尖峰電壓。隔離變壓器在其一次和二次之間使用屏蔽隔離,減少它的分布電容,以提高共?垢蓴_能力。通常就是我們所設的不間斷電源UPS,它是將交流電壓穩壓器、低通濾波器、隔離變壓器等組合在一起。在選擇不間斷電源UPS的容量時,應使得UPS的容量大于供電總容量的30%,供電時間大于2 h.采用分散獨立電源,利用多個獨立電源供電,可以避免一個電源故障,而影響整個監控系統的工作。同時減少了各種干擾在電源系統上的耦合,這樣大大提高了供電可靠性。

  2.2 提高輸入輸出接口通道的抗干擾能力

  在開關量輸入輸出接口通道上采用光電隔離元器件,可以隔離計算機內部與計算機外間的電氣連接,有效地防止尖峰脈沖電壓干擾和其它各種干擾,提高輸入輸出通道上的信噪比。再次,光電隔離器件的輸入輸出被密封在一塊芯片中,它不受外界光線的干擾。

  在開關量輸出通道上采用返校技術。返校能提高控制輸出的可靠,特別是對一些重要的斷路器的控制,可避免拒動或誤動。

  在模擬量輸入通道上采用濾波器,這是當干擾信號混入有效信號以后采取的補償措施,同時也是擬制噪聲的重要手段。

  為防止磁場及連接線間的互相干擾,在輸入輸出接口的外部引線一律采用雙線。使各個小環路的電磁感應干擾互相抵消,也是最經濟方便的辦法。

  另外,利用RC阻容電路可以吸收各元件中的觸點動作時產生的電火花對計算機設備產生的干擾。

  2.3 提高抗電磁場干擾能力

  消除或抑制電磁干擾可針對電磁干擾的三要素進行?稍谙到y中采取一些必要的措施加以消除,主要利用屏蔽、隔離技術,布線技術,以及接地技術。

  屏蔽隔離:電磁場干擾是一種空間干擾,可以利用屏蔽技術。在水電站計算機監控系統屏蔽柜外部的連接電纜使用屏蔽電纜,防止電磁場對輸入輸出接口的干擾。對一些設備,可使用金屬外殼加以屏蔽,而且屏蔽層必須安全接地,防止高頻信號通過分布電容進入計算機監控系統的相應部件。

  布線要求:在回路布線時,就考慮隔離,減少互感耦合,避免干擾由互感耦合侵入。在屏柜內部布線時,應盡量將交流電源線、直流電源線、開關量、輸入輸出信號線與模擬量輸入信號線、繼電器等感性負載控制線分開,使各線路之間的電磁干擾降到最小。屏柜外部布線時,計算機監控系統的有關電纜應避開高層電纜、母線、動力電纜布置,強弱信號電纜不應使用同一根電纜。信號電纜盡可能避開電力電纜,盡量增大與電力電纜的距離,并盡量減少平行長度。

  接地:在計算機監控系統屏柜與外部連接的屏蔽電纜的接地,通常要求一點接地。多個電路共用接地線時,其阻抗應盡量減少。由多個電子器件組成的系統,各電子器件的工作接地應連在一起,通過一點與安全接地網相連。

  工作接地網各點的電位應盡量保持一致。處于雷害較多的地區,計算機防雷問題也不能忽視,采用電磁與靜電的雙重屏蔽和在架空設置的計算機線路上方1.2 m處,設置避雷線等。

  其次,設備的合理布置也可以減少干擾的影響,甚至不需要采取其他額外的技術措施就可消除干擾的影響,如上位工控機布置的位置和方向的不同,電磁干擾的影響就不同,有的可以消除干擾的作用。另外,在軟件上加強抗干擾能力也可以提高監控系統的可靠性。

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