數字式時間繼電器抗幹擾方法的研究

摘要：通過對數字式時間繼電器在電磁幹擾情況下的誤動原因的分析，初步論述了數字式時間繼電器在這種幹擾條件下的抗幹擾措施，為(wei) 進一步提高數字式時間繼電器抗幹擾性能和可靠性提出參考依據。

關(guan) 鍵詞：數字式時間繼電器 抗幹擾 濾波 
 

0 引 言
隨著數字技術和相關(guan) 專(zhuan) 業(ye) 的不斷發展，繼電保護技術也有了很大發展，如靜態繼電器在電力係統中的應用，其中數字式時間繼電器作為(wei) 基礎元件，已廣泛應用於(yu) 各種繼電保護及自動控製回路中，使被控製設備或電路的動作獲得所需延時，並用以實現主保護與(yu) 後備保護的選擇性配合。
數字式時間繼電器用於(yu) 繼電保護，首先用於(yu) 替換電磁型和晶體(ti) 管型時間繼電器。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。保護了主係統及主設備的安全穩定運行。由於(yu) 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係統中得到廣泛應用。
但近幾年，數字式時間繼電器在電力係統中多次出現誤動，給用戶造成很大的損失。誤動的原因如係統環境差、使用維護問題、產(chan) 品質量問題、器件損壞、抗幹擾性能差等等原因，但*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麵，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
在電力係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)直流低壓回路斷開電感性負載（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(hui) 產(chan) 生快速瞬變脈衝(chong) 組電波；
(2)高壓變電所臨(lin) 近高壓電器設備操作時產(chan) 生的感應幹擾；
(3)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(chan) 生的高頻電磁輻射；
(4)設備中脈衝(chong) 電路、時鍾回路、開關(guan) 電源、收發訊機等通過空間傳(chuan) 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(chan) 生放電。
1.2 電磁幹擾的傳(chuan) 播方式
電磁幹擾的傳(chuan) 播方式主要有兩(liang) 種形式，即傳(chuan) 導和輻射。傳(chuan) 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(yu) 繼電器上。對於(yu) 數字式時間繼電器主要的傳(chuan) 導路徑為(wei) 電源線。因此抑製傳(chuan) 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采用的措施主要從(cong) 以下方麵進行解決(jue) 。
(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端口網絡。它不僅(jin) 能衰減由傳(chuan) 導傳(chuan) 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製作用。這樣的濾波器對於(yu) 低頻（20—100kHz）特別有效。再通過選用合適的鐵氧體(ti) 材料鐵芯，它的抑製頻率範圍可增大到400MHz。
由於(yu) 數字式時間繼電器的體(ti) 積小，受結構的限製，成型的EMI 濾波器一般體(ti) 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，因此在電路裏直接設計出EMI濾波器是非常可行的。
配件經嚴(yan) 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(yu) 線路開關(guan) 、接觸器、執行機構，觸點抖動產(chan) 生的瞬變幹擾能起到充分的抑製作用。
(2) 數字電路抗幹擾一般措施
①時鍾頻率應在工作允許的條件下選用*低的；② 必須對電源線，控製線去耦以防止外部幹擾進入；③ 每個(ge) 集成電路的電源與(yu) 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(yu) 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、輸出線不要緊靠時鍾發生器、電源線等電磁專(zhuan) 線，不要緊靠複位線、控製線等脆弱信號線；④ 相鄰板間交叉布線；⑤ 盡量減少電源線走線的有效包圍麵積，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(chan) 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(hui) 產(chan) 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(yu) 地線應盡量短；② 板與(yu) 板間的連線或接插件連線應盡量短。且線與(yu) 線間分開；③ 配線時，電源線與(yu) 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) 采用新工藝 ① 采用貼裝技術采用表麵貼裝裝封技術，可以顯著減少由於(yu) 器件的引線較長而產(chan) 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采用多層線路板從(cong) 2 層印製電路板改為(wei) 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(jue) 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，在某項電力係統中現場應用，也得到了證實。