數(shù)字式時間繼電器抗干擾方法的研究

摘要：通過對數(shù)字式時間繼電器在電磁干擾情況下的誤動原因的分析，初步論述了數(shù)字式時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)字式時間繼電器抗干擾性能和可靠性提出參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字式時間繼電器 抗干擾 濾波 
 

0 引 言
隨著數(shù)字技術(shù)和相關(guān)專業(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)及自動控制回路中，使被控制設(shè)備或電路的動作獲得所需延時，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間繼電器。它可縮短過流保護(hù)的級差，減少維護(hù)量，提高保護(hù)的動作正確率。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、改變定值無需進(jìn)行校驗(yàn)、整定范圍寬等特點(diǎn)，深受用戶的歡迎。由此數(shù)字式時間繼電器在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
但近幾年，數(shù)字式時間繼電器在電力系統(tǒng)中多次出現(xiàn)誤動，給用戶造成很大的損失。誤動的原因如系統(tǒng)環(huán)境差、使用維護(hù)問題、產(chǎn)品質(zhì)量問題、器件損壞、抗干擾性能差等等原因，但*難處理的問題是數(shù)字式時間繼電器抗干擾性能差，本文在此針對數(shù)字式時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，來源有以下幾種
(1)直流低壓回路斷開電感性負(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)抖動時，常會產(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)備操作時產(chǎn)生的感應(yīng)干擾；
(3)攜帶式步話機(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產(chǎn)生的高頻電磁輻射；
(4)設(shè)備中脈沖電路、時鐘回路、開關(guān)電源、收發(fā)訊機(jī)等通過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)是通過導(dǎo)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于繼電器上。對于數(shù)字式時間繼電器主要的傳導(dǎo)路徑為電源線。因此抑制傳導(dǎo)干擾的主要部分在數(shù)字式時間繼電器的電源部分。
1.3 提高抗干擾的措施
根據(jù)電磁干擾的來源和干擾方式及數(shù)字式時間繼電器的工作特點(diǎn)，對數(shù)字式時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，同時也對輻射干擾方式的干擾有顯著的抑制作用。這樣的濾波器對于低頻（20—100kHz）特別有效。再通過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)計及工藝相對要求不高，同時也可降低成本，因此在電路里直接設(shè)計出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，對于線路開關(guān)、接觸器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，觸點(diǎn)抖動產(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時鐘頻率應(yīng)在工作允許的條件下選用*低的；② 必須對電源線，控制線去耦以防止外部干擾進(jìn)入；③ 每個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 在速度不快的信號線上加去耦電容。
(3) 合理設(shè)計印刷電路板 ① 印刷板上的電源與地線要呈“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、輸出線不要緊靠時鐘發(fā)生器、電源線等電磁專線，不要緊靠復(fù)位線、控制線等脆弱信號線；④ 相鄰板間交叉布線；⑤ 盡量減少電源線走線的有效包圍面積，這樣可以減少電磁耦合；⑥相鄰層布線應(yīng)互相垂直；⑦走線不要有分支，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，電流突變較大，會產(chǎn)生很強(qiáng)噪聲信號，應(yīng)按圖4 在電源線上正確接入旁路電容；⑨ 接地點(diǎn)集中。

(4) 合理配線 ① 輸入電源線與地線應(yīng)盡量短；② 板與板間的連線或接插件連線應(yīng)盡量短。且線與線間分開；③ 配線時，電源線與觸點(diǎn)引出線應(yīng)分開；④ 正、負(fù)電源線應(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較長而產(chǎn)生的雜散寄生電容、電感，簡化了屏蔽的設(shè)計，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
以上分析了數(shù)字式時間繼電器抗干擾的問題。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，解決了以前數(shù)字式時間繼電器所存在的干擾問題，動作可靠性有很大提高，在某項(xiàng)電力系統(tǒng)中現(xiàn)場應(yīng)用，也得到了證實(shí)。