水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的抗干擾措施

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1 干擾的主要來(lái)源

　　從水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的工作現(xiàn)場(chǎng)來(lái)看，監(jiān)控系統(tǒng)干擾來(lái)源主要為三個(gè)方面：電源干擾、輸入輸出接口通道干擾以及電磁場(chǎng)干擾。干擾通常以脈沖形式進(jìn)入計(jì)算機(jī)。

　　1.1 電源干擾

　　因小水電站的廠用電源來(lái)自電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)組的機(jī)端。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，一些大功率的設(shè)備在啟停過(guò)程中對(duì)電網(wǎng)形成很大的干擾，產(chǎn)生電壓相對(duì)較高的尖峰脈沖電壓，疊加在交流正弦電壓上，有時(shí)達(dá)1000 V以上。這種尖峰脈沖對(duì)計(jì)算機(jī)的正常工作危害很大。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)90%以上的計(jì)算機(jī)故障是由電源問(wèn)題引起的。

　　1.2 輸入輸出接口通道干擾

　　水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與電站設(shè)備的接入數(shù)量眾多，相應(yīng)的接口通道數(shù)量多。這些接口通道就成為干擾計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的途徑。信號(hào)、數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)延時(shí)、畸變、衰減，這就屬于一種干擾。另外，由于外界電磁場(chǎng)的影響，在輸入輸出接口通道的傳輸線路上會(huì)感應(yīng)耦合干擾信號(hào)，嚴(yán)重時(shí)將使計(jì)算機(jī)無(wú)法工作。

　　1.3 電磁干擾

　　電磁場(chǎng)干擾來(lái)自計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)外部和內(nèi)部?jī)蓚€(gè)方面。在強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境下工作的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其殼體、輸入輸出接口、通道都將感應(yīng)電壓，形成干擾源。另外系統(tǒng)內(nèi)部，由于計(jì)算機(jī)采用大規(guī)模集成電路元件組成的，線路通常設(shè)計(jì)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(hào)中，不能忽視的還有噪聲、震動(dòng)干擾。噪聲與直流輸出有一定關(guān)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(wǎng)電壓不穩(wěn)引起對(duì)計(jì)算機(jī)的直接干擾，主要采用交流穩(wěn)壓器、低通濾波器用于濾除電源系統(tǒng)中的高次諧波，減少電源系統(tǒng)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，以提高共模抗干擾能力。通常就是我們所設(shè)的不間斷電源UPS，它是將交流電壓穩(wěn)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(shí)，應(yīng)使得UPS的容量大于供電總?cè)萘康?0%，供電時(shí)間大于2 h.采用分散獨(dú)立電源，利用多個(gè)獨(dú)立電源供電，可以避免一個(gè)電源故障，而影響整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的工作。同時(shí)減少了各種干擾在電源系統(tǒng)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(kāi)關(guān)量輸入輸出接口通道上采用光電隔離元器件，可以隔離計(jì)算機(jī)內(nèi)部與計(jì)算機(jī)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(kāi)關(guān)量輸出通道上采用返校技術(shù)。返校能提高控制輸出的可靠，特別是對(duì)一些重要的斷路器的控制，可避免拒動(dòng)或誤動(dòng)。

　　在模擬量輸入通道上采用濾波器，這是當(dāng)干擾信號(hào)混入有效信號(hào)以后采取的補(bǔ)償措施，同時(shí)也是擬制噪聲的重要手段。

　　為防止磁場(chǎng)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(gè)小環(huán)路的電磁感應(yīng)干擾互相抵消，也是最經(jīng)濟(jì)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(diǎn)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的電火花對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備產(chǎn)生的干擾。

　　2.3 提高抗電磁場(chǎng)干擾能力

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

　　屏蔽隔離：電磁場(chǎng)干擾是一種空間干擾，可以利用屏蔽技術(shù)。在水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)屏蔽柜外部的連接電纜使用屏蔽電纜，防止電磁場(chǎng)對(duì)輸入輸出接口的干擾。對(duì)一些設(shè)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(hào)通過(guò)分布電容進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的相應(yīng)部件。

　　布線要求：在回路布線時(shí)，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(nèi)部布線時(shí)，應(yīng)盡量將交流電源線、直流電源線、開(kāi)關(guān)量、輸入輸出信號(hào)線與模擬量輸入信號(hào)線、繼電器等感性負(fù)載控制線分開(kāi)，使各線路之間的電磁干擾降到最小。屏柜外部布線時(shí)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的有關(guān)電纜應(yīng)避開(kāi)高層電纜、母線、動(dòng)力電纜布置，強(qiáng)弱信號(hào)電纜不應(yīng)使用同一根電纜。信號(hào)電纜盡可能避開(kāi)電力電纜，盡量增大與電力電纜的距離，并盡量減少平行長(zhǎng)度。

　　接地：在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)屏柜與外部連接的屏蔽電纜的接地，通常要求一點(diǎn)接地。多個(gè)電路共用接地線時(shí)，其阻抗應(yīng)盡量減少。由多個(gè)電子器件組成的系統(tǒng)，各電子器件的工作接地應(yīng)連在一起，通過(guò)一點(diǎn)與安全接地網(wǎng)相連。

　　工作接地網(wǎng)各點(diǎn)的電位應(yīng)盡量保持一致。處于雷害較多的地區(qū)，計(jì)算機(jī)防雷問(wèn)題也不能忽視，采用電磁與靜電的雙重屏蔽和在架空設(shè)置的計(jì)算機(jī)線路上方1.2 m處，設(shè)置避雷線等。

　　其次，設(shè)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(shù)措施就可消除干擾的影響，如上位工控機(jī)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(qiáng)抗干擾能力也可以提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。