數字式時間繼電器抗幹擾的方法

2020-12-03 電子產品世界

數字式時間繼電器用於繼電保護，首先用於替換電磁型和電晶體型時間繼電器。它可縮短過流保護的級差，減少維護量，提高保護的動作正確率。保護了主系統及主設備的安全穩定運行。由於它具有精度高、穩定性好、整定方便、直觀、改變定值無需進行校驗、整定範圍寬等特點，深受用戶的歡迎。由此數字式時間繼電器在電力系統中得到廣泛應用。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/179194.htm

　　但近幾年，數字式時間繼電器在電力系統中多次出現誤動，給用戶造成很大的損失。誤動的原因如系統環境差、使用維護問題、產品質量問題、器件損壞、抗幹擾性能差等等原因，但最難處理的問題是數字式時間繼電器抗幹擾性能差，本文在此針對數字式時間繼電器抗幹擾性能方面，提出了自己的看法，供參考。

　　1 提高抗幹擾能力方法

　　1.1幹擾的主要來源

　　在電力系統運行中的繼電器受到幹擾主要是電磁幹擾，來源有以下幾種

　　(1)直流低壓迴路斷開電感性負載(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，常會產生快速瞬變脈衝組電波;

　　(2)高壓變電所臨近高壓電器設備操作時產生的感應幹擾;

　　(3)行動電話、攜帶式步話機和相鄰或附近設備發生的調頻電磁波及電弧放電時產生的高頻電磁輻射;

　　(4)設備中脈衝電路、時鐘迴路、開關電源、收發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備的導電部件時產生放電。

　　1.2電磁幹擾的傳播方式

　　電磁幹擾的傳播方式主要有兩種形式，即傳導和輻射。傳導是通過導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於繼電器上。對於數字式時間繼電器主要的傳導路徑為電源線。因此抑制傳導幹擾的主要部分在數字式時間繼電器的電源部分。

　　1.3提高抗幹擾的措施

　　根據電磁幹擾的來源和幹擾方式及數字式時間繼電器的工作特點，對數字式時間繼電器提高抗幹擾能力採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，由無源元件構成的多埠網絡。它不僅能衰減由傳導傳播幹擾方式引起的幹擾，同時也對輻射幹擾方式的幹擾有顯著的抑制作用。這樣的濾波器對於低頻(20—100kHz)特別有效。再通過選用合適的鐵氧體材料鐵芯，它的抑制頻率範圍可增大到400MHz。

　　由於數字式時間繼電器的體積小，受結構的限制，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，設計及工藝相對要求不高，同時也可降低成本，因此在電路裡直接設計出EMI濾波器是非常可行的。

　　配件經嚴格篩選，可選到接近理想狀態，但實際上存在偏差。

　　濾波器中介質電容、電感均可改變，適當變化期間的耦合，對於線路開關、接觸器、執行機構，觸點抖動產生的瞬變幹擾能起到充分的抑制作用。

　　(2)數字電路抗幹擾一般措施

　　①時鐘頻率應在工作允許的條件下選用最低的;②必須對電源線，控制線去耦以防止外部幹擾進入;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生器、電源線等電磁熱線，不要緊靠復位線、控制線等脆弱信號線;④相鄰板間交叉布線;⑤儘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相鄰層布線應互相垂直;⑦走線不要有分支，以防導致反射和產生諧波;⑧正確接入旁路電容。數字電路在工作時，電流突變較大，會產生很強噪聲信號，應按圖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儘量短;②板與板間的連線或接插件連線應儘量短。且線與線間分開;③配線時，電源線與觸點引出線應分開;④正、負電源線應互相絞合，以降低共模幹擾。

　　(5)採用新工藝①採用貼裝技術採用表面貼裝裝封技術，可以顯著減少由於器件的引線較長而產生的雜散寄生電容、電感，簡化了屏蔽的設計，所以在很大程度上減少了電磁幹擾和射頻幹擾。②採用多層線路板從2層印製電路板改為4層印製電路板，可大大改善發射和抗擾度性能。

　　2 結語

　　以上分析了數字式時間繼電器抗幹擾的問題。經實際應用，解決了以前數字式時間繼電器所存在的幹擾問題，動作可靠性有很大提高，在某項電力系統中現場應用，也得到了證實。

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