數(shù)字式時(shí)間繼電器抗干擾方法

通過(guò)對(duì)數(shù)字式時(shí)間繼電器在電磁干擾情況下的誤動(dòng)原因的分析，初步論述了數(shù)字式時(shí)間繼電器在這種干擾條件下的抗干擾措施，為進(jìn)一步提高數(shù)字式時(shí)間繼電器抗干擾性能和可靠性提出參考依據(jù)。

隨著數(shù)字技術(shù)和相關(guān)專(zhuān)業(yè)的不斷發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)也有了很大發(fā)展，如靜態(tài)繼電器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，其中數(shù)字式時(shí)間繼電器作為基礎(chǔ)元件，已廣泛應(yīng)用于各種繼電保護(hù)及自動(dòng)控制回路中，使被控制設(shè)備或電路的動(dòng)作獲得所需延時(shí)，并用以實(shí)現(xiàn)主保護(hù)與后備保護(hù)的選擇性配合。

數(shù)字式時(shí)間繼電器用于繼電保護(hù)，首先用于替換電磁型和晶體管型時(shí)間繼電器。它可縮短過(guò)流保護(hù)的級(jí)差，減少維護(hù)量，提高保護(hù)的動(dòng)作正確率。保護(hù)了主系統(tǒng)及主設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。由于它具有精度高、穩(wěn)定性好、整定方便、直觀、改變定值無(wú)需進(jìn)行校驗(yàn)、整定范圍寬等特點(diǎn)，深受用戶(hù)的歡迎。由此數(shù)字式時(shí)間繼電器在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

但近幾年，數(shù)字式時(shí)間繼電器在電力系統(tǒng)中多次出現(xiàn)誤動(dòng)，給用戶(hù)造成很大的損失。誤動(dòng)的原因如系統(tǒng)環(huán)境差、使用維護(hù)問(wèn)題、產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題、器件損壞、抗干擾性能差等等原因，但最難處理的問(wèn)題是數(shù)字式時(shí)間繼電器抗干擾性能差，本文在此針對(duì)數(shù)字式時(shí)間繼電器抗干擾性能方面，提出了自己的看法，供參考。

1提高抗干擾能力方法

1.1干擾的主要來(lái)源

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的繼電器受到干擾主要是電磁干擾，來(lái)源有以下幾種

(1)直流低壓回路斷開(kāi)電感性負(fù)載(如接觸器、中間繼電器等)或電磁型電流、電壓繼電器觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)，常會(huì)產(chǎn)生快速瞬變脈沖組電波;

(2)高壓變電所臨近高壓電器設(shè)備操作時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)干擾;

(3)移動(dòng)電話(huà)、攜帶式步話(huà)機(jī)和相鄰或附近設(shè)備發(fā)生的調(diào)頻電磁波及電弧放電時(shí)產(chǎn)生的高頻電磁輻射;

(4)設(shè)備中脈沖電路、時(shí)鐘回路、開(kāi)關(guān)電源、收發(fā)訊機(jī)等通過(guò)空間傳播的電磁能量;

(5)帶電荷的操作人員觸及到設(shè)備的導(dǎo)電部件時(shí)產(chǎn)生放電。

1.2電磁干擾的傳播方式

電磁干擾的傳播方式主要有兩種形式，即傳導(dǎo)和輻射。傳導(dǎo)是通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)以電流或電壓的形式作用在繼電器上。渦街流量計(jì)輻射是通過(guò)空間以電磁場(chǎng)的形式作用于繼電器上。對(duì)于數(shù)字式時(shí)間繼電器主要的傳導(dǎo)路徑為電源線(xiàn)。因此抑制傳導(dǎo)干擾的主要部分在數(shù)字式時(shí)間繼電器的電源部分。

1.3提高抗干擾的措施

根據(jù)電磁干擾的來(lái)源和干擾方式及數(shù)字式時(shí)間繼電器的工作特點(diǎn)，對(duì)數(shù)字式時(shí)間繼電器提高抗干擾能力采用的措施主要從以下方面進(jìn)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(wú)源元件構(gòu)成的多端口網(wǎng)絡(luò)。它不僅能衰減由傳導(dǎo)傳播干擾方式引起的干擾，同時(shí)也對(duì)輻射干擾方式的干擾有顯著的抑制作用。這樣的濾波器對(duì)于低頻(20—100kHz)特別有效。再通過(guò)選用合適的鐵氧體材料鐵芯，它的抑制頻率范圍可增大到400MHz。

由于數(shù)字式時(shí)間繼電器的體積小，受結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)及工藝相對(duì)要求不高，同時(shí)也可降低成本，因此在電路里直接設(shè)計(jì)出EMI濾波器是非常可行的。

配件經(jīng)嚴(yán)格篩選，可選到接近理想狀態(tài)，但實(shí)際上存在偏差。

濾波器中介質(zhì)電容、電感均可改變，適當(dāng)變化期間的耦合，對(duì)于線(xiàn)路開(kāi)關(guān)、接觸器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，觸點(diǎn)抖動(dòng)產(chǎn)生的瞬變干擾能起到充分的抑制作用。

(2)數(shù)字電路抗干擾一般措施

①時(shí)鐘頻率應(yīng)在工作允許的條件下選用最低的;②必須對(duì)電源線(xiàn)，控制線(xiàn)去耦以防止外部干擾進(jìn)入;③每個(gè)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(hào)線(xiàn)上加去耦電容。

(3)合理設(shè)計(jì)印刷電路板①印刷板上的電源與地線(xiàn)要呈“井”字形布線(xiàn)，以均衡電流，降低線(xiàn)路電阻;②布線(xiàn)時(shí)高、低壓線(xiàn)分開(kāi)，交、直流分開(kāi);③輸入、輸出線(xiàn)不要緊靠時(shí)鐘發(fā)生器、電源線(xiàn)等電磁熱線(xiàn)，不要緊靠復(fù)位線(xiàn)、控制線(xiàn)等脆弱信號(hào)線(xiàn);④相鄰板間交叉布線(xiàn);⑤盡量減少電源線(xiàn)走線(xiàn)的有效包圍面積，這樣可以減少電磁耦合;⑥相鄰層布線(xiàn)應(yīng)互相垂直;⑦走線(xiàn)不要有分支，以防導(dǎo)致反射和產(chǎn)生諧波;⑧正確接入旁路電容。數(shù)字電路在工作時(shí)，電流突變較大，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)噪聲信號(hào)，應(yīng)按圖4在電源線(xiàn)上正確接入旁路電容;⑨接地點(diǎn)集中。

(4)合理配線(xiàn)①輸入電源線(xiàn)與地線(xiàn)應(yīng)盡量短;②板與板間的連線(xiàn)或接插件連線(xiàn)應(yīng)盡量短。且線(xiàn)與線(xiàn)間分開(kāi);③配線(xiàn)時(shí)，電源線(xiàn)與觸點(diǎn)引出線(xiàn)應(yīng)分開(kāi);④正、負(fù)電源線(xiàn)應(yīng)互相絞合，以降低共模干擾。

(5)采用新工藝①采用貼裝技術(shù)采用表面貼裝裝封技術(shù)，可以顯著減少由于器件的引線(xiàn)較長(zhǎng)而產(chǎn)生的雜散寄生電容、電感，簡(jiǎn)化了屏蔽的設(shè)計(jì)，所以在很大程度上減少了電磁干擾和射頻干擾。②采用多層線(xiàn)路板從2層印制電路板改為4層印制電路板，可大大改善發(fā)射和抗擾度性能。

2結(jié)語(yǔ)

以上分析了數(shù)字式時(shí)間繼電器抗干擾的問(wèn)題。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，解決了以前數(shù)字式時(shí)間繼電器所存在的干擾問(wèn)題，動(dòng)作可靠性有很大提高，在某項(xiàng)電力系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，也得到了證實(shí)。