论文部分内容阅读
摘 要：作为一种先进控制方式，电力远动系统的应用对于确保铁路电力系统运行的安全性和可靠性具有重要作用。本文首先分析了铁路电力远动系统设备的主要干扰源，然后具体探讨了远动系统的抗干扰措施，以期为相关技术与研究人员提供参考。
关键词：铁路；电力远动系统；抗干扰
1 铁路电力远动系统设备主要干扰源
远动系统类属于电力系统，气候、电磁、湿度、温度等环境因素都会对其运行过程形成干扰，继而影响其正常功能的发挥。远动系统的常见干扰源有：
⑴放电形成的干扰，主要有电源放电、摩擦分离引发的静电放电、弧光放电等；静电放电过程具有瞬时性的特点，其他两种则持续时间较长。在远动系统放电干扰中弧光放电对其影响最为明显。
⑵半導体元件开关过程形成的干扰，在当前电力系统中，常使用具有功率半导体开关特性的各类半导体变流设备，此类设备在正常运行过程中产生的工作频率相对较低，其功率容量较大，在开关操作中会瞬间导致频率大范围变化，进而引发电磁干扰。[1]
⑶自然干扰源，是指在大自然中常见的自然现象所引发的各类电磁噪声等，如太阳异常电磁辐射、宇宙电磁辐射及雷电辐射等，其中雷电引发的电磁干扰是自然干扰的主要形式，其会不同程度的破坏远动系统的输电网络。
⑷电网干扰，此种干扰是指因大功率设备短时启动造成的电流与电压瞬间大幅度变化，继而形成的大量励磁冲击电流，此类高频振荡干扰会直接入侵到系统内，引发系统逻辑错误或紊乱，最终造成系统瘫痪。
2 铁路电力远动系统抗干扰措施
2.1 开关电源滤波电路
铁路电力远动系统设备的电源主要采用贯通线的变压器，因贯通线路用电量变化过于频繁，发电设备工作的稳定性较差，导致电网波形失真效果严重、电压波动幅度过大，由此造成远动系统设备开关电源电路受干扰影响较大。在开关电源中输入滤波器电路，可大幅度改善开关电源的抗共模干扰和抗差模干扰能力。对于交流电网而言，中线与火线之间属于低阻抗，所以与其相对的滤波器输入端应采用高阻抗，而是用差模电感可充分满足此要求。因共模电感绕制过程中无法做到完全对称，产生了寄生的差模电感，由此可在消弱共模干扰和差模干扰的同时降低元器件的使用数量。对于开关电源向外形成的辐射干扰可采用以下措施进行抑制：（1）将一个0.01uF的电容并联在每个输出滤波电容上；（2）将一个470uF的电容并联在所有整流二极管的两端；（3）在整流二极管管脚位置套上一个磁珠；（4）将一个50uF的电容并联在开关管控制极的输入端，并与之前的电阻构造成一个RC低通滤波器。[2]
2.2 恰当安排自动化设备位置及正确布线
大部分的一体化微机装置都会安置在高压室的开关柜上，“四遥”信息利用通信电缆按照RS-485接口方式将信息传输到通信管理机中。此过程中电缆很可能会受到电力负荷变化、开关操作、强电电缆形成的电磁场干扰的影响，此类干扰会在一定程度增加信息传输的误码率，严重时则会导致RS-485接口损坏。因此在设备布置时，可将一体化微机保护装置安置在主控室进行集中组屏，如此不但能降低各类干扰对设备的影响，改善设备运行环境，同时还利于检修人员对设备进行年检。
在二次回路布线过程中应尽量对线路隔离，降低互感耦合，防止干扰通过互感耦合侵入；电容式电压互感器、避雷针与避雷器接地点均是高频暂态电流的入地点，控制电缆应尽量与其隔离，以降低感应耦合；同时控制电缆应尽量避开高压母线，并减少平行布设长度。具体可采取以下措施：（1）在电缆敷设过程中避免将类型不同的电缆捆扎在一起，低压电源线、控制电缆及小信号电缆等应与高压线隔离敷设，防止强信号对弱信号形成干扰；（2）模拟量、开关量的输入输出接口及系统对外通信接口应使用隔离变压器或光电耦合器，使用光纤通信，以改善信号传送的可靠性。
2.3 采用电解地极及限流避雷针
当建筑受到雷击时会出现近距离强烈感应现象，要避免设备损坏，可在直击雷发生后，通过接入限流避雷针或电解地极降低入地电流。
⑴电解地极采用3节直径为63mm的铜管组成，管内填充大量无毒化合物晶体。将铜管埋设在地下，在土壤水分渗透吸收下化学晶体会转换为电解溶液，当电解溶液被排出后会均匀浸入到土壤中，可产生具有良好导电率的成片电解离子土壤，使早期导电率较差的高山地质结构构造成一个导通良好的电介质通电通道，由此可大幅度降低接地极同附近土壤间的电阻。[3]
⑵DK限流避雷针主要由φ108mm、高为1500mm的可变阻抗变换器组成。在正常工作时其阻抗值保持在0.1Ω左右；在雷电发生时，DK限流避雷针会依据电流大小及随时间变化率自行调整阻抗值，调整后的阻抗值最高可达到几百兆欧姆以上。阻抗调整时间通常保持在25～100ns之间，在阻抗增大后，通过限流避雷针的电流会减小，此时阻抗会在调整时间内趋向O值变化，由此雷电流在未出现旁闪的时间内，会一直被约束在限流避雷针的阻抗变换器中通过，直到雷击结束为止。
3 结束语
远动系统抗干扰的质量将直接影响电力系统的运行质量及经济效益，因此，相关技术与研究人员应加强有关铁路远动系统的抗干扰分析，总结远动系统干扰来源及抗干扰技术措施。
[参考文献]
[1]包潜翔，王凛.铁路电力远动系统设备抗干扰措施[J].科技情报开发与经济.2012，05（35）：57-58.
[2]冯文彬.铁路供电远动系统防电磁干扰的研究[J].科协论坛（下半月）.2010，06（10）：61-62.
[3]杨天勇.电气化铁道远动系统可靠性分析[J].甘肃科技.2011，13（14）：74-75.
关键词：铁路；电力远动系统；抗干扰
1 铁路电力远动系统设备主要干扰源
远动系统类属于电力系统，气候、电磁、湿度、温度等环境因素都会对其运行过程形成干扰，继而影响其正常功能的发挥。远动系统的常见干扰源有：
⑴放电形成的干扰，主要有电源放电、摩擦分离引发的静电放电、弧光放电等；静电放电过程具有瞬时性的特点，其他两种则持续时间较长。在远动系统放电干扰中弧光放电对其影响最为明显。
⑵半導体元件开关过程形成的干扰，在当前电力系统中，常使用具有功率半导体开关特性的各类半导体变流设备，此类设备在正常运行过程中产生的工作频率相对较低，其功率容量较大，在开关操作中会瞬间导致频率大范围变化，进而引发电磁干扰。[1]
⑶自然干扰源，是指在大自然中常见的自然现象所引发的各类电磁噪声等，如太阳异常电磁辐射、宇宙电磁辐射及雷电辐射等，其中雷电引发的电磁干扰是自然干扰的主要形式，其会不同程度的破坏远动系统的输电网络。
⑷电网干扰，此种干扰是指因大功率设备短时启动造成的电流与电压瞬间大幅度变化，继而形成的大量励磁冲击电流，此类高频振荡干扰会直接入侵到系统内，引发系统逻辑错误或紊乱，最终造成系统瘫痪。
2 铁路电力远动系统抗干扰措施
2.1 开关电源滤波电路
铁路电力远动系统设备的电源主要采用贯通线的变压器，因贯通线路用电量变化过于频繁，发电设备工作的稳定性较差，导致电网波形失真效果严重、电压波动幅度过大，由此造成远动系统设备开关电源电路受干扰影响较大。在开关电源中输入滤波器电路，可大幅度改善开关电源的抗共模干扰和抗差模干扰能力。对于交流电网而言，中线与火线之间属于低阻抗，所以与其相对的滤波器输入端应采用高阻抗，而是用差模电感可充分满足此要求。因共模电感绕制过程中无法做到完全对称，产生了寄生的差模电感，由此可在消弱共模干扰和差模干扰的同时降低元器件的使用数量。对于开关电源向外形成的辐射干扰可采用以下措施进行抑制：（1）将一个0.01uF的电容并联在每个输出滤波电容上；（2）将一个470uF的电容并联在所有整流二极管的两端；（3）在整流二极管管脚位置套上一个磁珠；（4）将一个50uF的电容并联在开关管控制极的输入端，并与之前的电阻构造成一个RC低通滤波器。[2]
2.2 恰当安排自动化设备位置及正确布线
大部分的一体化微机装置都会安置在高压室的开关柜上，“四遥”信息利用通信电缆按照RS-485接口方式将信息传输到通信管理机中。此过程中电缆很可能会受到电力负荷变化、开关操作、强电电缆形成的电磁场干扰的影响，此类干扰会在一定程度增加信息传输的误码率，严重时则会导致RS-485接口损坏。因此在设备布置时，可将一体化微机保护装置安置在主控室进行集中组屏，如此不但能降低各类干扰对设备的影响，改善设备运行环境，同时还利于检修人员对设备进行年检。
在二次回路布线过程中应尽量对线路隔离，降低互感耦合，防止干扰通过互感耦合侵入；电容式电压互感器、避雷针与避雷器接地点均是高频暂态电流的入地点，控制电缆应尽量与其隔离，以降低感应耦合；同时控制电缆应尽量避开高压母线，并减少平行布设长度。具体可采取以下措施：（1）在电缆敷设过程中避免将类型不同的电缆捆扎在一起，低压电源线、控制电缆及小信号电缆等应与高压线隔离敷设，防止强信号对弱信号形成干扰；（2）模拟量、开关量的输入输出接口及系统对外通信接口应使用隔离变压器或光电耦合器，使用光纤通信，以改善信号传送的可靠性。
2.3 采用电解地极及限流避雷针
当建筑受到雷击时会出现近距离强烈感应现象，要避免设备损坏，可在直击雷发生后，通过接入限流避雷针或电解地极降低入地电流。
⑴电解地极采用3节直径为63mm的铜管组成，管内填充大量无毒化合物晶体。将铜管埋设在地下，在土壤水分渗透吸收下化学晶体会转换为电解溶液，当电解溶液被排出后会均匀浸入到土壤中，可产生具有良好导电率的成片电解离子土壤，使早期导电率较差的高山地质结构构造成一个导通良好的电介质通电通道，由此可大幅度降低接地极同附近土壤间的电阻。[3]
⑵DK限流避雷针主要由φ108mm、高为1500mm的可变阻抗变换器组成。在正常工作时其阻抗值保持在0.1Ω左右；在雷电发生时，DK限流避雷针会依据电流大小及随时间变化率自行调整阻抗值，调整后的阻抗值最高可达到几百兆欧姆以上。阻抗调整时间通常保持在25～100ns之间，在阻抗增大后，通过限流避雷针的电流会减小，此时阻抗会在调整时间内趋向O值变化，由此雷电流在未出现旁闪的时间内，会一直被约束在限流避雷针的阻抗变换器中通过，直到雷击结束为止。
3 结束语
远动系统抗干扰的质量将直接影响电力系统的运行质量及经济效益，因此，相关技术与研究人员应加强有关铁路远动系统的抗干扰分析，总结远动系统干扰来源及抗干扰技术措施。
[参考文献]
[1]包潜翔，王凛.铁路电力远动系统设备抗干扰措施[J].科技情报开发与经济.2012，05（35）：57-58.
[2]冯文彬.铁路供电远动系统防电磁干扰的研究[J].科协论坛（下半月）.2010，06（10）：61-62.
[3]杨天勇.电气化铁道远动系统可靠性分析[J].甘肃科技.2011，13（14）：74-75.