快速瞬变脉冲群对微机保护装置数据采集系统的影响及对策_程利军
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电快速瞬变脉冲群(EFT/B)综述摘要在同一供电回路中,多种设备在工作中会产生瞬态脉冲,对设备产生干扰,这种干扰以脉冲群的形式出现,且有脉冲上升时间短、重复率高和能量低、频谱分布较宽等特点,相当于一连串前沿陡峭的脉冲群,称为电快速瞬变脉冲群干扰( EFT/B)。
为了达到有效抑制EFT/B干扰的目的,本综述从总结EFT/B的形成机理出发,应用建模的方法分别给出了产生EFT/B的一种等效电路模型和开断空载变压器的一种仿真模型,并通过相应的测试方法进行测试,通过仿真与测量结果的对照验证了所提方法的合理性,最后对抑制EFT/B从而减少电磁干扰(EMI)的方法进行了总结。
关键词电快速瞬变脉冲群;等效电路;抑制方法;综述引言/背景各种电磁干扰以电磁感应、辐射和电路传导的方式影响对干扰较为敏感的各种以微电子和计算机技术为基础的自动化设备如继电保护、监控装置等设备。
当干扰水平超过了装置逻辑元件和逻辑回路的抗干扰水平时, 将引起装置逻辑回路不正常工作或程序运行出错, 从而使整个装置不能正确工作。
电快速瞬变脉冲群干扰(electrical fast transient/burst,EFT/B)是微机保护装置最易受到影响的干扰之一。
国外的试验研究结果表明, 变电站中开关的关、合过程会引起EFT / B 骚扰, EFT / B 骚扰的上升时间为纳秒级, 持续时间从几微秒到几十毫秒, 过电压幅值能够达到相电压幅值的几倍。
为了在现代电子设计的早期阶段以仿真的方式对产品的电磁兼容性能进行评估,需要对设计对象进行电快速瞬变脉冲群抗扰度试验,当EFT/B干扰水平超过了装置逻辑元件和逻辑回路的抗干扰水平时, 将引起装置不正常工作或程序运行出错。
于是,如何使同一电磁环境下的各种电器、电子设备或系统能够正常工作而又不相互干扰,如何使EFT/B噪声在开关电源中的传播明显减少而达到所谓的“兼容”状态,成为了现代电子设计的难题,因此,电磁兼容技术日益发展,其中对EFT/B进行抑制的研究也越来越多。
电快速瞬变与脉冲群抗扰度试验探析摘要;文中通过对一台微机保护装置(插件式)电快速瞬变(EFT)抗扰度试验失败的介绍,经过EFT试验和其波形数据分析,找出失败的原因。
指出EFT试验中通过空间辐射的能量不容小视,即干扰施加端口采取传导抑制的方法是不能完全克服干扰影响的,对空间的辐射也要采取措施;给出EFT 试验和产品设计时的一些注意事项;在解决工程 EFT试验问题时具有一定意义。
关键词:电快速瞬变脉冲群;抗扰度试验电快速瞬变脉冲是电网中经常出现的一种干扰信号,抗扰度是装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力,它是电子设备电磁兼容性的一个重要指标。
电子表的电磁兼容性是电能表质量的重要组成部分,将直接影响到电子表的可靠性或使用寿命;严重的时候,会造成电能计量的不准确,从而影响供电企业电费的合理回收,对供用电双方均造成损失。
电网中,电快速瞬变脉冲是继电器或接触器等在断开电感性负载时,由于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因,在断开处所产生的暂态骚扰。
当电网中的电感性负载多次重复开或关,则脉冲群也会随之多次重复出现,并且其出现的周期与重复开或关的时间间隙相对应。
一般来说,这种暂态骚扰能量较小,短期内不会对电子表中的电子元件造成的损坏,但由于其频谱分布较宽,所以会对电子表的工作可靠性产生影响,而且当能量积累到一定程度就可能引起线路(乃至设备)工作出错。
基于对这个问题的认识以及电力行业中对计量精确度要求的不断提升,促使人们对电子表的抗扰度试验日益关注。
1.电快速瞬变群脉冲试验基本概念(1)试验基本原理电快速瞬变脉冲群(EFT)是一种由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群。
其有特定的持续时间和脉冲周期,而且其单个脉冲也有规定的重复周期、电压幅值、上升时间和脉宽。
这类脉冲群产生的原因是:由于各种电气开关断开或闭合时触头间的电压超过绝缘电压导致产生火花放电,且间隙电压上升下降不断重复若干次直到开关完全断开或闭合,在这一过程中产生的火花放电就是电快速瞬变脉冲群(EFT)。
浅谈变电所微机保护装置抗干扰措施【摘要】:干扰进入微机保护装置,使得装置不能正常工作,导致控制失灵,就有可能造成重大的事故。
本文通过对牵引变电所微机保护干扰的来源及危害,探讨在硬件和软件相结合提高微机保护抗干扰能力的措施。
【关键词】:牵引变电所;电磁干扰【中图分类号】tm403.5一、干扰的来源和危害影响牵引变电所微机保护装置的电磁干扰主要有以下几个方面:〔1〕来自一次系统的干扰,。
〔2〕发生短路事故。
〔3〕来自二次回路本身的干扰二、干扰的危害〔1〕降低数据采集的可靠性。
〔2〕程序运行失常。
〔3〕数据出错。
〔4〕降低控制的灵敏性。
三、微机保护在硬件和软件方面的抗干扰措施微机保护按干扰侵入装置的方式可分为差模干扰和共模干扰。
差模干扰一般对微机保护的干扰不大。
共模干扰则是发生于保护装置电路一点和接地线之间的干扰,是在信号线与地之间传输。
因此,消除微机保护的干扰主要是消除共模干扰。
1.硬件方面抗干扰措施。
1.1屏蔽与隔离:屏蔽是防止电场及磁场干扰的最好手段,装置内数字部件的外壳与模拟部分的外壳均应用铁质材料制成,在电场很强的情况下,应考虑在铁壳内加装铜网衬里。
隔离端子排的任一点与微机部分无电的联系以防止外部浪涌的进入而损坏微机。
隔离措施详见下表:正常运行时,为通讯管理机a机工作,b机热备,当a机出现故障时,自动切换至b机工作。
但在实际运行中,经常出现保护动作,断路器跳闸后,a机、b机同时出现死机现象,不能相互切换,造成通信管理机及后台监控用计算机无保护动作的故障报告。
经现场检查,通信管理机电源地线与机壳的连接方法采取不连接方式。
现场针对电源地线与机壳不连接的缺点,采用以下方法来尽量减少微机电源地线对机壳的耦合:①尽量减少地线长度,并加粗线径;②印刷电路板周围都用电源线封闭起来;③印刷电路板上的要害部分走线不要过长,不要引至面板。
通过对电源线的改造,较好的抑制了a机、b机同时出现死机现象。
2.软件方面抗干扰措施。
摘要:量度继电器、继电保护及自动化装置(以下简称继电器及装置)随着电子技术的发展已实现微机化及数字化。
在电力系统恶劣的电磁环境中经常受到电磁骚扰,出现电磁干扰的几率很大,严重影响量度继电器及装置的正常工作。
其中影响较大的是瞬态脉冲骚扰。
本文从分析瞬态脉冲骚扰产生的原因着手,总结出各种瞬态脉冲骚扰的特征,提出抑制的方法。
关键词:瞬态脉冲骚扰;原因及特征;抑制方法。
1 引言在电力系统的电磁环境中存在着一些短暂的高能量的脉冲骚扰源,这些骚扰对继电器及装置的正常工作有非常大的影响,严重时也要损坏元器件,甚至损坏设备以至于整个系统。
这些骚扰源就称为瞬态脉冲骚扰源。
产生瞬态脉冲骚扰源的原因有:雷电放电、静电放电、电力系统的开关动作过程等。
常见的瞬态脉冲骚扰源有电快速瞬变脉冲群骚扰、静电放电骚扰、浪涌(冲击)骚扰及1MHz(100kZHz)脉冲群骚扰等。
2 瞬态脉冲骚扰的产生原因2.1 瞬态脉冲骚产生的机理在开关断开电感负载电路的过程中,在电感上要产生反电势。
根据楞次定律:这个反电势应为。
反电势要向寄生电容C反向充电,随着充电电压的升高,当达到一定数值时,在触点之间要出现击穿现象,形成导电通路。
一旦出现导电通路时,电容C就要开始放电,使电压下降,当电压降到维持触点导通电压以下时,触点又将处于断开状态。
上述过程就要重复发生,此过程重复到触点的间距大至电容上电压不能使触点间再击穿为止。
当电容不能通过击穿触点放电时,就通过电感回路放电,直至电感中能量消耗完为止。
在上述过程中,电容C每次击穿触点时都要向电源回路反向充电,因此在电源回路上形成很大的脉冲电流,由于电源回路也有阻抗存在,脉冲电流通过电源回路时,在其两端就要形成脉冲电压,而共用此电源回路的其它的电路(或继电器及装置就要受到该脉冲电压的影响。
这就是瞬态脉冲骚扰形成的原因。
随着触点间隙的变化,击穿触点间隙所需要的电压是变化的。
当触点间隙越来越大时,击穿电压越来越高。
电快速瞬变脉冲群(EFT)测试故障解决措施电快速脉冲群(EFT)测试故障解决措施(电源线、信号线)针对电源线试验的措施解决电源线干扰问题的主要方法是在电源线入口处安装电源线滤波器,阻止干扰进入设备。
快速脉冲通过电源线注入时,可以是差模方式注入,也可以是共模方式注入。
对差模方式注入的一般可以通过差模电容(X电容)和电感滤波器加以吸收。
若注入到电源线上的电压是共模电压,滤波器必须能对这种共模电压起到抑制作用才能使受试设备顺利通过试验。
下面是用滤波器抑制电源线上的电快速脉冲的方法。
(1) 设备的机箱是金属的:这种情况是最容易的。
因为机箱是金属的,它与地线面之间有较大的杂散电容,能够为共模电流提供比较固定的通路。
这时,只要在电源线的入口处安装一只含有共模滤波电容的电源线滤波器,共模滤波电容就能将干扰旁路掉,使其回到干扰源。
由于电源线滤波器中的共模滤波电容受到漏电流的限制,容量较小,因此对于干扰中较低的频率成分主要依靠共模电感抑制。
另外,由于设备与地线面之间的接地线具有较大的电感,对于高频干扰成分阻抗较大,因此设备接地与否对试验的结果一般没有什么影响。
除了选择高频性能良好的滤波器以外,在安装滤波器时,注意滤波器应靠近金属机箱上的电源入口处,防止电源线二次辐射造成的干扰。
(2) 设备机箱是非金属的:如果设备的机箱是非金属的,必须在机箱底部加一块金属板,供滤波器中的共模滤波电容接地。
这时的共模干扰电流通路通过金属板与地线面之间的杂散电容形成通路。
如果设备的尺寸较小,意味着金属板尺寸也较小,这时金属板与地线面之间的电容量较小,不能起到较好的旁路作用。
在这种情况下,主要靠电感发挥作用。
此时,需要采用各种措施提高电感高频特性,必要时可用多个电感串联。
针对信号线试验应采取的措施快速脉冲通过信号/控制线注入时,由于是采用容性耦合夹注入,属共模注入方式。
(1) 信号电缆屏蔽:从试验方法可知,干扰脉冲耦合进信号电缆的方式为电容性耦合。
有源医疗器械电快速瞬变脉冲群测试的问题及对策分析摘要:有源医疗器械设备作为在现代医疗中使用频率相对较高的设备,其质量以及使用效果关乎到现代医疗服务质量,因此需要借助于电磁兼容测试测定器械设备的质量效果。
通过电快速瞬变脉冲群测试,对有源医疗器械进行完善检验,本文对试验进行研究,分析其中常见的测试问题包括电源线路、电缆线路以及其他故障问题,并做出优化解决对策,保障能够形成更加良好的测试效果。
关键词:有源医疗器械;电快速瞬变脉冲群测试;故障问题引言:在我国医疗事业逐渐发展的过程中,实际中应用到到更加复杂多样的医疗器械设备,其中包括有源医疗器械,成为了在医疗卫生服务中的重要设备表现。
但是在使用过程中,需要通过相应的测试方式,对其可能出现的故障问题进行检测,从而才能够提出相应的优化设计方式,保障有源医疗器械在我国医疗卫生服务事业中灵活发展。
1 电快速瞬变脉冲群测试医疗应用中常见的电气设备以及器械系统结构具有±2kV的交直流抗干扰度电平,并具有±1kV的互联电缆以及信号线抗扰。
通过在参考接地平板以及有源医疗器械的电源线中间施加电磁脉冲,并对脉冲群进行重复。
在测试过程中,需要以300ms的参数状态保持重复周期,且当中重复频率能够达到5kHz时,每一脉冲需要维持15ms以上的脉冲时间,当达到100kHz的重复频率时,需要以0.75ms为基准对脉冲串进行持续循环。
而在测试中,每一不同的脉冲串的形成中包含了众多无极性脉冲波形,并且脉冲上升将会持续50ns。
测试有源医疗器械的电源端口位置时,最佳的方式为耦合去耦网络,借助于33nF的电容,在对电源端子实施保护的最近节点位置对电快速瞬变骚扰电压实施耦合处理。
若需要对I/O电缆信号电缆以及数据电缆等长度超过3m范围时进行测试,则可以率先使用容性耦合夹进行测试[1]。
2 测试有源医疗器械故障问题基于实际而言,对有源医疗器械进行测试,发现主要是基于不充分的滤波导致的故障问题。
变电站电快速瞬变脉冲群干扰微机保护装置研究【摘要】电快速瞬变脉冲群持续时间短、能量低,它一般不会损坏微机保护设备。
但是,由于其具有上升时间短,电压和重复频率高的特点,对微机保护装置的辅助电源端口、通信端口和输入、输出端口有较大影响。
【关键词】变电运行;微机保护;自动复位;继电保护;抗干扰性;出刊继电器0 引言在电力系统中,电快速瞬变脉冲群具有上升时间和持续时间短、幅值和重复频率高等特点,其对微机保护装置的干扰长期以来难以克服。
我国微机保护装置抗电快速瞬变脉冲群的研究工作刚刚起步,主要集中在如何进行抑制的工程实践上,对电快速瞬变脉冲群的形成、耦合和作用机理缺乏深入的研究。
1 电快速瞬变脉冲群干扰微机保护装置的液晶显示器笔者通过对液晶显示器内部结构及其工作原理的分析,得出造成微机保护装置显示不正常的原因如下:1.1 微处理器向液晶显示器发送指令的过程中受到电快速瞬变脉冲群的干扰,液晶显示器接收到错误的指令,行、列驱动器的地址指针设置错误,使输入数据的显示位置错位或与原有数据显示位置重叠,导致液晶屏幕上出现乱码或花屏现象。
1.2 微处理器向液晶显示器发送数据的过程中受到电快速瞬变脉冲群的干扰,导致输入到液晶显示器的显示数据锁存器中的数据为错误信息,则液晶屏幕上会出现乱码。
1.3 显示数据锁存器受到电快速瞬变脉冲群的干扰,内部锁存的信息丢失或部分丢失,导致液晶屏幕花屏或黑屏。
1.4 显示起始行寄存器受到电快速瞬变脉冲群的干扰,液晶屏幕上显示信息的上下位置发生改动,严重可出现乱码。
1.5 显示开/关触发器受到电快速瞬变脉冲群的干扰,液晶显示屏呈不显示状态,导致微机保护装置黑屏。
1.6 液晶显示器的复位端受到电快速瞬变脉冲群的干扰,它的控制器、RAM 和ROM中的信息全部清零,液晶屏幕黑屏。
2 电快速瞬变脉冲群干扰微机保护装置使其误动微机保护装置通过它的出口继电器控制中间继电器、接触器来完成各种保护的跳闸、信号报警及外部接点输入等功能。
电子产品快速瞬变脉冲群测试的失败原因和对策分析朱文立(信息产业部电子第五研究所,广东广州510610)摘 要:本文先就电子产品快速瞬变脉冲群形成机理及相应的测试方法进行了简要介绍,然后综合其他研究者的成果及笔者的实践经验针对快速瞬变脉冲群对电子产品不同影响特点提出了相应的对策方案,以方便电子产品设计人员及电磁兼容对策工程师在实际工作中参考、验证、改进和完善。
关键词:电子产品;电磁兼容;快速瞬变脉冲群;设计;对策1引言电子产品的电磁兼容符合性目前已经成为国内外产品认证的一个重要组成部分,这也大大促进了电磁兼容检测标准、检测技术和设计技术的发展。
长期的电子电气设备抗扰度试验的经验表明,有必要对具有较高重复频率的快速瞬态试验进行模拟以考察敏感设备的该项抗扰性能,为了保证大家试验结果具有准确性和可比性,IEC制定了相关的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验标准IEC61000-4-3《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群(EFT)抗扰度试验》(我国将该标准等同转化为国家标准GB/T17626.4)。
该标准对EFT的定义、工作原理、测量方法及试验发生器等进行了详细规定,成为其他标准该项目测量引用和参考的基础。
EFT抗扰度作为产品电磁兼容的重要项目,已列入大多数产品或产品簇标准中。
目前,通用的电磁兼容设计和对策方面的书籍和文章比较多,这些书籍和文章多从元器件选择、电路设计、排版布局、PCB设计、屏蔽、滤波、接地设计等方面介绍电磁兼容设计的通用要求和设计原则,遵守这些规则和要求设计出的产品通过电磁兼容测试的几率会大大提高。
但这些设计要求和设计原则对具体某一个电磁兼容测量项目的针对性不强,不过近年来针对具体的电磁兼容测量项目的设计和对策的文章和书籍也在不断面世,可以对具体的电磁兼容专项设计起到较好的指引。
但涉及EFT项目的设计和对策方面的书籍和论文目前还很少,也缺乏全面的分析和指导。
本文试图通过综合其他研究者对该项目前期成果并结合自己的多年实践检验工作,针对EFT对电子产品不同影响特点提出了相应的对策方案,供相关产品设计人员参考。
快速瞬变脉冲群测试的要点和主要对策发布时间:2012-10-10 点击次数:201快速瞬变脉冲群测试的要点及对策一:前叙脉冲群抗扰度试验的国家标准为GB/T17626.4(2008),它等同于国际标准IEC61000-4-4。
该标准对EFT 的定义、工作原理、测量方法及试验发生器等进行了详细的规定,成为其它相关标准引用和参考的基础.脉冲群抗扰度试验是一种使用较为普遍的抗扰度试验项目,同时也是在所有抗扰度试验项目中属于比较难做,比较难于通过的一个试验项目。
本文通过综合其他研究者的研究成果并结合自己多年的检验工作实践,针对EFT对电子产品的不同影响特点,提出相应的对策方案供相关产品设计人员参考。
二: 脉冲群瞬变干扰的形成原理2.1 GB/T17626.4认为EFT是由于感性负载在断开或接通时,因开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等缘故,在开关处会产生一连串的暂态脉冲(脉冲群)骚扰。
当感性负载多次重复通断,则脉冲群又会以相应的时间间隙多次重复出现。
产生此类脉冲的原因包括:小型感性负载切换、继电器触电跳动(传导干扰);高压开关装置切换(辐射干扰)。
EFT的特点是上升时间快,持续时间短,能量低,但具有较高的重复频率。
EFT一般不会引起设备的损坏,但由于其干扰频谱分布较宽,会对设备正常工作产生影响。
其干扰机理为EFT对线路中半导体结电容单向连续充电累积,引起电路乃至设备的误动作。
下图是供电线路、机械开关和电感性负载(图中用一个继电器带铁芯的电感线圈作代表,其中L2是铁芯线圈本身的电感量,R是电感线图的内阻,C2是线圈匝间和层间的集中参数等效电容)组成的小系统.正常工作时,开关S闭合,继电器铁芯线圈有稳态电流流过,使继电器处在工作状态。
一旦开关S断开,上述现象将不复存在。
但考虑到继电器铁芯线圈本身是一个电感,根据电感性负载电流不能突变的原理,开关S的断开使主回路的电流实际上是被切断了,这时继电器铁芯线圈的电流连续性问题只能靠自身来解决了,亦即继电器的铁芯线圈中的能量通过向分布电容转移的方式来保持铁芯线圈中电流的连续性。
电快速瞬变脉冲群整改案例
电快速瞬变脉冲群是指在极短的时间内出现的高能电磁脉冲,它可能对电子设备、通信设备、电力设备等造成严重的干扰甚至损毁。
下面是一种电快速瞬变脉冲群整改案例:
案例名称:电快速瞬变脉冲群整改
背景描述:
某工厂的生产线上,不时出现电子设备频繁失效或损坏的情况,并伴随着电网电压的瞬时波动。
经过调查和测量,发现这些设备的故障与电快速瞬变脉冲群有关。
为了保证生产线的正常运转,必须对电快速瞬变脉冲群进行整改。
整改措施:
1. 规范设备供电线路:
检查和规范设备供电线路的接地方式,确保接地电阻符合要求,并采取良好的接地措施,减少接地电阻的干扰。
2. 安装过压保护设备:
在电源进线处安装过压保护设备,能够限制和隔离电网的过电压干扰,防止电快速瞬变脉冲群进入设备。
3. 加装滤波器和隔离器:
在设备的电源线路上加装电压滤波器和隔离器,能够有效吸收和隔离电快速瞬变脉冲群,保护设备的正常运行。
4. 做好设备的屏蔽处理:
对于特别敏感的设备,可以采取屏蔽处理,使用屏蔽设备或屏蔽材料,阻止电快速瞬变脉冲群对设备的干扰。
5. 定期维护和检测:
建立定期的维护和检测机制,对设备进行定期的保养和检查,及时发现和排除潜在的问题,确保设备的正常运行。
效果评估:
经过整改措施的实施,该工厂的电子设备故障率显著降低,生产线的稳定性得到了有效的提升,大大减少了电快速瞬变脉冲群对设备的干
扰和损坏。
同时,通过定期维护和检测,能够及时发现和解决潜在问题,保持整体设备的正常运行状态。