許鄭輝

（國電南自軌道交通工程有限公司，江蘇 南京 210061）

1 干擾的三要素及形式

干擾是除有用信號(hào)以外的所有可能對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的正常工作造成不利影響的裝置內(nèi)部或外部的電磁信號(hào)。干擾的形成必須具備三個(gè)要素：干擾源、耦合途徑和接收電路，干擾的形成途徑如圖1所示。

圖1 干擾的形成途徑

干擾產(chǎn)生于干擾源，其在形成上可分為外部干擾和內(nèi)部干擾。外部干擾是指那些與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)而由使用條件和外部環(huán)境因素所決定的干擾，主要有由其他物體或設(shè)備輻射的電磁波、產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)或磁場(chǎng)以及來自電源的工頻干擾等；內(nèi)部干擾是指由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、元件布局和生產(chǎn)工藝等決定的干擾，主要有雜散電感和電容結(jié)合引起的不同信號(hào)感應(yīng)、長線傳輸造成的電磁波反射以及多點(diǎn)接地造成的電位差干擾等。干擾從形式上又可分為共模干擾和差模干擾，共模干擾是指同時(shí)加載在各個(gè)輸入信號(hào)接口段的共有的信號(hào)干擾，差模干擾一般是由長線傳輸?shù)幕ジ旭詈匣蚓€間分布電容耦合產(chǎn)生，一般情況下，上述兩種干擾同時(shí)存在。干擾源產(chǎn)生的干擾通過耦合途徑對(duì)接收電路形成干擾，耦合途徑主要有電磁耦合、靜電耦合和公共阻抗耦合等幾種方式。對(duì)微機(jī)保護(hù)來說，整個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置就是干擾的接收電路。

2 硬件抗干擾措施

2.1 電源濾波

供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性是關(guān)系到微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)正?？煽抗ぷ鞯闹匾蛩刂?。如圖2所示。交流穩(wěn)壓器用以保證供電的穩(wěn)定性；防止電源系統(tǒng)的過壓與欠壓，可提高系統(tǒng)的可靠性；隔離變壓器由于在初級(jí)和次級(jí)之間均采用屏蔽層隔離，減少了分布電容，因而限制了高頻噪聲從此通過；低通濾波器則可濾去大部分高次諧波的干擾。

圖2 電源抗干擾設(shè)備示意圖

2.2 屏蔽和隔離

屏蔽的作用就是抑制兩個(gè)區(qū)域之間的電磁耦合，它可以限制某一區(qū)域內(nèi)的電磁場(chǎng)越過該區(qū)域影響外界，也可以防止外界電磁場(chǎng)進(jìn)入某一區(qū)域。屏蔽一般可采取靜電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽等措施，靜電屏蔽可以消除容性耦合，磁屏蔽能夠抑制感性耦合，電磁屏蔽則能夠抑制輻射電磁場(chǎng)的電磁耦合。

隔離的作用是隔離與外接線路地電位的聯(lián)接，以抑制共模干擾。比如從較遠(yuǎn)距離引至計(jì)算機(jī)或其他低電平電子器件的線路應(yīng)經(jīng)隔離器接入，要連接的兩臺(tái)設(shè)備的地電位可能相差很大時(shí)，應(yīng)采取隔離器連接。

2.3 接地技術(shù)

微機(jī)保護(hù)裝置的接地方式可分為單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地。單點(diǎn)接地是在一個(gè)線路中，只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，所有需要接地的點(diǎn)都接到參考點(diǎn)上。單點(diǎn)接地方式只適用于低頻情況。如果系統(tǒng)的工作頻率很高，則接地線間互感和雜散電容的影響將表現(xiàn)出來，即使采用并聯(lián)單點(diǎn)接地的方式也避免不了地線彼此間通過電磁耦合帶來的影響，并且接地線的電感也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備本身的接地阻抗過大。為了盡可能減小接地阻抗，高頻情況下多采用多點(diǎn)接地方式，即系統(tǒng)中各個(gè)需要接地的點(diǎn)都以最短的連線直接接到距其最近的接地平面上。這里的接地平面可以是設(shè)備的底盤或結(jié)構(gòu)框架，也可以是敷設(shè)于所有設(shè)備下面的金屬板、帶或網(wǎng)格等。

3、軟件抗干擾措施

3.1 數(shù)據(jù)采集誤差的軟件抗干擾措施

數(shù)據(jù)采集誤差的軟件抗干擾措施主要是數(shù)字濾波。數(shù)字濾波實(shí)質(zhì)上是一種程序?yàn)V波，即通過一定的計(jì)算程序，對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行平滑加工，減少干擾在有用信號(hào)中的比重。常用的數(shù)字濾波法有均值濾波法、一階遞推數(shù)字濾波法、中值濾波法等。

3.2 控制失靈的軟件抗干擾措施

控制失靈軟件抗干擾措施主要是為了克服干擾對(duì)開關(guān)量讀入和動(dòng)作信號(hào)輸出的影響。對(duì)于重要的指令，特別是輸入或輸出指令，要重復(fù)執(zhí)行，以確保其正確。對(duì)于保護(hù)出口如跳閘等的控制不要由單條指令實(shí)現(xiàn)，而要分成兩條或多條指令的組合來執(zhí)行，以消除單條指令受到干擾而可能引起的誤動(dòng)作。

3.3 數(shù)據(jù)出錯(cuò)的軟件抗干擾措施

數(shù)據(jù)出錯(cuò)的軟件抗干擾措施主要是針對(duì)RAM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。通常采用數(shù)據(jù)冗余技術(shù)，將同樣的數(shù)據(jù)在不同的地方保存1-2個(gè)備份。當(dāng)使用RAM中數(shù)據(jù)時(shí)，把原數(shù)據(jù)與備份數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，相同則認(rèn)為數(shù)據(jù)未被破壞，否則啟動(dòng)備份數(shù)據(jù)。對(duì)于運(yùn)算數(shù)據(jù)，可以將整個(gè)運(yùn)算進(jìn)行兩次，以校核運(yùn)算是否因干擾而出錯(cuò)。

3.4 程序跑飛的軟件抗干擾措施

在微機(jī)系統(tǒng)中，為了防止程序跑飛，常采用的措施主要有軟件狗、指令冗余、軟件陷阱等。軟件狗通常利用軟件定時(shí)器或硬件定時(shí)器的中斷，在中斷程序中查詢某個(gè)設(shè)定的標(biāo)志，若標(biāo)志不為零，則清零或減1后退出；若標(biāo)志為零，則執(zhí)行復(fù)位指令或轉(zhuǎn)向出錯(cuò)處理程序，在出錯(cuò)處理程序中完成各種善后工作，再使系統(tǒng)復(fù)位；指令冗余是指在一些對(duì)程序流向起著決定作用的指令或?qū)ο到y(tǒng)工作狀態(tài)至關(guān)重要的指令前面，人為地插入幾條空操作指令，以保證跑飛的程序能重返正常軌道。指令冗余得以實(shí)現(xiàn)的前提是程序跑飛到程序區(qū)并執(zhí)行了空操作，否則指令冗余不起作用；軟件陷阱是指在非用戶程序區(qū)填充空操作指令并周期性寫入一條指引指令，當(dāng)程序跑飛到這些區(qū)域時(shí)，強(qiáng)行將程序引向一個(gè)指定的地址，在那里有一段專門對(duì)程序出錯(cuò)處理的程序，以便引導(dǎo)程序進(jìn)入正常的運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)語

微機(jī)保護(hù)裝置抗干擾方法很多，本文從硬件和軟件兩個(gè)方面介紹了一些常見的抗干擾措施。在微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，只有從硬件和軟件兩方面采取抗干擾措施，才能大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性。

[1]彭紅海，周友慶等.微機(jī)保護(hù)裝置抗干擾技術(shù)的研究[J].高電壓技術(shù)，2007.10.

[2]吳曉峰，楊旭磊，張浩.電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置的軟件抗干擾措施[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2003.16(1).

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