電力儀表的電磁兼容設(shè)計(jì)與解決手段

電力行業(yè)常用的監(jiān)控儀表與傳統(tǒng)的電參量變送器相比，逐步向智能化、集成化、多功能化方向發(fā)展，并且在電磁兼容性能上也有很高的要求（ＥＭＳ和ＥＭＩ試驗(yàn)均有相關(guān)要求）。設(shè)計(jì)者如何選擇適當(dāng)?shù)模牛停迷O(shè)計(jì)方案，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成敗起到?jīng)Q定性作用。本文就如何進(jìn)行電力監(jiān)控儀表的電磁兼容設(shè)計(jì)進(jìn)行了綜合闡述?！?br /> 標(biāo)準(zhǔn)解讀
１ 判定標(biāo)準(zhǔn)
結(jié)合重工業(yè)產(chǎn)品通用標(biāo)準(zhǔn)，電力監(jiān)控用電力儀表需要滿足的ＥＭＳ、ＥＭＩ項(xiàng)目及評(píng)判等級(jí)見圖１.
２ 標(biāo)準(zhǔn)解讀
干擾通常分為持續(xù)干擾和瞬態(tài)干擾兩類。如廣播電臺(tái)、手機(jī)信號(hào)、步話機(jī)等屬于持續(xù)干擾。由于開關(guān)切換，電機(jī)制動(dòng)等造成電網(wǎng)的波動(dòng)，此類干擾我們稱為瞬態(tài)干擾。圖１中瞬態(tài)干擾包含：浪涌ＳＵＲＧＥ，靜電ＥＳＤ，電快速脈沖群ＥＦＴ/Ｂ，電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化ＤＩＰＳ；持續(xù)干擾包含：傳導(dǎo)敏感度ＣＳ，輻射敏感度ＲＳ。
評(píng)判等級(jí)Ａ所述的“性能不降低”，即干擾施加后，硬件無損害，干擾施加過程中無死機(jī)、復(fù)位、數(shù)據(jù)掉幀或誤碼率較高等問題，好像無干擾施加到產(chǎn)品一樣。通常持續(xù)性的干擾的評(píng)判等級(jí)均采用此評(píng)判等級(jí)。瞬態(tài)干擾為偶然性發(fā)生，且引起的電網(wǎng)干擾時(shí)間不長(zhǎng)，故暫時(shí)性能降低，也就是評(píng)判等級(jí)Ｂ.
３?。牛停釉囼?yàn)項(xiàng)目及干擾實(shí)質(zhì)分析
（１）浪涌ＳＵＲＧＥ：波形１．２/５０μｓ、８/２０μｓ，是一種脈沖寬度為幾十個(gè)μｓ的脈沖，是一種傳導(dǎo)性干擾，因其脈沖攜帶較強(qiáng)能量，故需要對(duì)所有功能端口做相應(yīng)程度的防護(hù)，否則會(huì)引起內(nèi)部電路元件的永久性硬損傷。
（２）靜電ＥＳＤ：波形上升沿為０．７－１ｎｓ，是一種脈沖寬度為幾十個(gè)ｎｓ的脈沖，因其峰值電壓范圍在數(shù)千至上萬伏，故脈沖也具有一定的能量，須在端口做防護(hù)。由于其上升沿很陡，故其攜帶的高頻諧波很豐富，可達(dá)５００ＭＨｚ，所以靜電在儀表所有裸露的金屬部件（包含端子，螺釘?shù)龋┻M(jìn)行接觸放電或孔縫（包含ＬＥＤ指示燈的開孔，各種散熱和觀察孔）時(shí)，或分別對(duì)水平耦合板和垂直耦合板間接放電時(shí)，均會(huì)在放電點(diǎn)瞬時(shí)形成一個(gè)高頻電場(chǎng)，通過空間對(duì)電路進(jìn)行干擾，這種干擾是共模干擾。因此，靜電設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意端口保護(hù)和空間高頻輻射場(chǎng)兩方面內(nèi)容。
（３）電快速脈沖群ＥＦＴ/Ｂ：波形上升沿為５ｎｓ，波形為數(shù)個(gè)周期脈沖串的組合，能量很低。干擾的性質(zhì)和靜電一樣是共模，干擾路徑既包括傳導(dǎo)也包含輻射。
（４）傳導(dǎo)敏感度ＣＳ：共模干擾，干擾頻段從１５０ＫＨｚ到８０ＭＨｚ。在進(jìn)行項(xiàng)目試驗(yàn)時(shí)，其干擾信號(hào)源至儀表的線纜長(zhǎng)度與干擾頻段（３０ＭＨｚ）對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ的１/４比擬，故在施加干擾電壓的調(diào)制頻率超過３０ＭＨｚ時(shí)，因趨膚效應(yīng)，干擾信號(hào)主要以空間輻射方式出現(xiàn)（低于３０ＭＨｚ時(shí)，主要還是以傳導(dǎo)方式干擾）。
（５）輻射敏感度ＲＳ：共模干擾，干擾頻段從８０ＭＨｚ到１ＧＨｚ。需注意，外拖的線纜充當(dāng)接收天線，干擾為電磁場(chǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)。