PDF《电能质量监测装置的电磁兼容设计和试验》

500 V 差模试验波形比较 图3电源输入端口有无磁珠 EFT/B 峰值

1 kV 差模试验波形比较 图6保护电路前端与后端的 EFT/B

1 kV 差模试验波形比较 图5保护电路前端与后端的浪涌

1 kV 输出试验波形比较

356 ・ ・ 第42 卷第5期2006 年10 月High Voltage Apparatus Vol.42 No.5 Oct.

2006 ( 下转第

361 页) 的角度, 都是十分有效的措施[7] . 本装置采用的通信总线为 CAN 总线, 这种总线 和RS485 总线类似, 也是以差分方式传输, 因而具 有较强的抗共模干扰的能力, 长距离通信时为了更 加有效地削减共模干扰, 所以要求总线隔离[8] . 其抗 浪涌干扰措施见图 7.需要指出的是通信总线的浪 涌干扰的开路电压波形具有的波形特征, 所以其干 扰的频带宽度没有其他端口那样宽, 但低频的能量 更大. 对策主要是隔离各个通信端口, 并在每端口加 入低频能量吸收回路.需要指出的是此处的保护地 指大地.

4 试验中出现的问题和解决办法 4.1 电源供电回路的改进 由于开关电源的输出回路有限, 电源输出端的 其中几路电压需要同时给多个模块供电, 如±

12 V ( DC) 需要给装置的 A/D 采样模块和电压电流传感 器供电. 由于不同模块采用同一电源回路, 模块之间 存在相互干扰的现象. 试验中, 当对其中一个电压传 感器的输入端进行高频干扰和浪涌试验时, 其供电 端同时出现电磁干扰, 并通过供电回路传到微机和 其它传感器的供电端, 造成对它们的影响. 虽然持续 时间很短, 但仍可能干扰微机采样模块的正常工作. 对这种相互干扰现象, 采用分布式电源供电、 两级直 流隔离措施也可减少电源端口干扰对内部数字电路 的影响.图8为改进后的供电回路. 4.2 交流量输入端口的改进 电能质量监测装置的交流量输入( 电流互感器/ 电压互感器) 电压电流量, 电磁干扰也很容易由此进 入, 其在原理上的等效电路模型见图 9[9] .施加干扰 时EFT/B 由端口进入装置, 经变流器/变压器原副 边的分布电容( C1~C3) 进入 A/D, 再进入 CPU, 从而 造成监控单元运行出错.这方面在以前的设计中并 未考虑, 对于这种干扰此解决措施有: ①尽可能减少 分布电容( C1~C3) , 可采用双层屏蔽, 且屏蔽层分别 与一次、 二次地相连, 良好接地, 接地电阻要小;

②电 流互感器/电压互感器端口加入铁氧体磁珠( 注意避 免磁珠的饱和) ;

③电流互感器/电压互感器初级与次 级引线应分开, 不要交叉, 考虑到 EFT/B 的高频分 量丰富, 可将电流互感器/电压互感器用金属罩屏 蔽, 以避免对弱电回路的空间辐射干扰;

④在信号输 出与 A/D 之间采取滤波措施或隔离电路. 4.3 通信模块的改进 电能质量监测系统正在朝着在线监测p实时分 析p 网络化和智能化的方向发展.远方的工作站对其 覆盖范围内的网络节点和现场设备进行监控和管理, 为了防止监测装置上产生的电磁干扰通过通信网络 传到 PC 机, 装置可以采用光纤收发器等实现对网络 的光电隔离, 光纤通信具有通信容量大、 传输数率高、 可靠性高、 衰减小、 不受外界电磁干扰、 保密性好、 使 用寿命长, 不易被盗割等特点. 最近几年, 光纤通信技 术日趋成熟, 为光纤通信在配网自动化中的广泛应用 打下了良好的基础.图10 为网络光电隔离的一种方 案, 其中 UTP 为普通网线路, 也可以是 RS232, RS485 串口线, E/O, O/E 为光纤收发器, 通过光纤收发器、 光 纤和普通的 HUB 或交换机, 监测装置和 PC 机实现 了光电隔离, 监测装置之间也互不影响.