铁路电力远动系统抗干扰措施的探讨

摘要：在铁路电力系统中，通过应用远动技术满足了日益增长的应用发展需求，但其易受干扰，要对干扰源进行分析并采取必要的措施。

关键词：铁路电力远动系统；抗干扰；措施

中图分类号：TN973.3 文献标识码：A

前言

随着国内铁路电力系统运行要求的提高，发展较为成熟的电力远动系统得到了广泛的应用，铁道部为此还专门颁发了《铁路电力运动系统工程设计规范》来指导其工作运转。远动系统是否能够稳定可靠的运行，直接对铁路系统的安全可靠运行造成影响，远动系统的设备都是属于高集成化的弱电电子设备，其绝缘水平和抗干扰能力相对较低，在外在天气及运行环境等多方面因素影响下，其稳定可靠性都面临严峻的考验。

一、铁路电力远动系统防干扰的重要性及干扰源

在铁路电力远动系统中抗干扰设计是确保铁路电力系统稳定性的重要因素之一。在铁路自动化电力远动系统中，由于都是在强电场环境下运行，受到的干扰较为复杂，如果对防干扰设计不够完善，则非常容易导致铁路电力系统出现差错，使电力远动远动系统发生误跳闸等事故的发生，从而影响火车的安全运行。在强电场作用下的干扰源很多，我们常见到的有以下几个方面：

1、电磁场的干扰

电力系统正常情况下有稳态磁场，短路事故时有暂态磁场，均可能对电力远动系统产生干扰，特别是短路事故及电力机车通过时的磁场对周边环境等影响比较大。操作断路器使其瞬间闭合断开电力线路或短路事故、遭受雷击等产生的暂态脉冲磁场。变电所中的隔离开关和高压柜手车在闭合断开时，也产生一定的磁场。无线通信、对讲机等辐射电磁场、通信发射塔发射的电磁场等对远动终端设备的干扰比较大。

2、电压、电流瞬变对端口正常采集的干扰

由于雷击、断路器闭合断开和短路故障等引起的浪涌和高频瞬变电压或电流通过变（配）电所二次侧采样回路进入远动终端设备，对设备正常采集产生干扰。铁路电力供电中，母线投切转换形成操作过电压和过电流冲击也将产生干扰。

二、铁路电力远动系统的抗干扰措施

1、完善接地措施

同轴电缆的屏蔽层一端接箱式变电站综合地线，另一端接通信站工作地线。由于地线入地点不同，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，地环路电流导致在同轴电缆内形成差模干扰电压。要消除这种影响，须将同轴电缆的接地置于一个电位基准上。将同轴电缆换成铠装电缆，即将车站通信站侧的钢铠接入通信工作地线，利用钢铠将通信工作地线延伸至同轴电缆另一端，而不与箱变处综合地线相连。此时同轴电缆的钢铠相当于接地排成为通信工作地线的延伸，同时为同轴电缆提供了一个屏蔽通道，同时还能起到消除两端接地电位差的作用。经过完善这样接地方式可明显提高了同轴电缆在这种复杂的电磁场环境中的传输的安全性、可靠性。在客运专线的设计中更是采用了系统综合接地的方式，从而在根本上消除了不同设备间的接地电位差。从而保证了远动系统的稳定性。

 2、运动系统数据采集抗干扰措施

在远动系统对运行数据进行采集时，不设立单独的变送器屏柜，而是将变送器部分与 RTU进行合并，减少数据传输的中间环节，缩短变送器部分电流输出的电路的长度。上述是较为常见的抗干扰措施，除此之外我们还可以通过下面这五种方式来降低干扰:第一，对自动化设备位置和布线的合理布置；第二，通过对过程通道、控制状态位、程序运行失常、单片机软件进行抗干扰设计；第三，对系统内电气设备内电路板进行特殊设计（可以将数字和模拟电路分开，在电源输入端跨接 10～100μF 的电解电容）；第四，在终端到通信站的通信电缆上穿设钢管，尤其要装设在需要穿越其他电力电缆的部位，同时还要尽量避免与其他电力电缆同沟敷设并；第五，通过出错重发技术的应用来提高远动信息传输的可靠性。

3、过程通道干扰及抗干扰措施

过程通道允许传输线的长度与计算机的主振频率有关，按照经验公式计算：1MHz 的主振频率，允许信号传输距离为0.5m；当频率升至 4MHz 时，允许距离为 0.3m。超出这个范围，即作长线处理。因此在过程通道中长线传输的干扰是主要干扰。为了保证长线传输的可靠性，主要措施有光电耦合、双绞线传输和阻抗匹配等。

4、隔离措施

为了避免远动终端自身的电源对系统造成干扰，我们可以采取隔离变压器的措施。电源的高频噪声通过变压器初、次级寄生电容耦合，使用屏蔽层将隔离变压器初、次级进行隔离，可以降低分布电容，提高系统的抗干扰能力。信号传输电缆在设计架设时应当避开电力电缆，同时远动系统终端的电路板布线时要避免互感的产生。在运行系统中使用光电耦合进行干扰隔离，由于光电耦合器的输入阻抗很小，而干扰源的内阻很大，绝缘电阻也比较大，所以使用光电耦合进行隔离可以使回路一侧的干扰很难通过光耦送到另一侧，有效的避免了干扰由过程通道进入主 CPU。

5、屏蔽措施

在电力运动系统中的高压线路使用具有金属铠装（即屏蔽层）的电缆，并且将电缆的钢铠两端进行可靠接地，目的是为了有效的降低耦合感应电压。在选择变电所及中继站所使用的电气设备时，尽量选择具自带专门屏蔽层的电压、电流互感器，这样做可以避免高频干扰轻易进入远动终端设备的内部。为了简单有效的抑制外部环境对远动系统造成的高频干扰。在远动终端设备安装时可以将其输入端子通过一个能够耐高压的小电容进行接地 。

6、滤波措施

在运动系统中使用开关电源滤波电路。由于远动系统设备的电源一般都取自贯通线的变压器。在运行过程中，贯通线线路的用电量变化比较频繁，个别功率较大的设备工作也不稳定，经常使得电网的波形严重失真、电压剧烈波动，从而对开关电源电路造成了严重的干扰，甚至使得开关电源不能正常工作。

7、静电放电的干扰防护 

静电放电干扰试验，主要是模拟人体带静电以后，操作自动化装置时，将产生静电放电现象，对保护装置造成影响和破坏，其防护措施简述如下：面板上的开关、拨码开关、信号灯、按钮、液晶显示屏都有可能将静电放电干扰引入到装置内部，引起装置内部电路元器件的失效和损坏，对于必须的液晶显示屏等都应该认真的考虑硬件、软件方面的防护，在这方面应该注意两点：面板和器件都要可靠接地，使静电放电电流有一个良好的接地通道，因为对于脆弱的装置，静电放电过程中放电火花产生的高频辐射干扰，可能引起装置的混乱和误动。 

8、瞬变干扰的防护 

快速瞬变干扰脉冲的主要特点是幅值高，前沿陡，脉冲尖，重复率高。由于快速瞬变脉冲的特点，其干扰传播方式虽以传导为主，但由于其频谱带宽所致利用分布电容也是其重要传播方式之一，还有一部分是通过空间辐射进行干扰，可见应对装置进行全面考虑，整体防护。 

多层印制板的选用是抑制干扰的一个很好手段，其电源回路具有很大的板间电容，可抑制电源上的各种干扰脉冲，器件间的布线也更简洁、短少、方便，可大大减少各回路间的串扰耦合。如选用双面板进行布线，则更要对整个电路进行仔细推敲，精心布置，其主要原则是易引进干扰的器件和布线，一定要远离易受干扰的器件和布线，在电路中起隔离作用器件的进线和出线要分开。如光电耦合器的输入和输出的布线一定要尽可能的分开，继电器线圈和接点的布线也要远离，PT、CT的进出线更要严格分离。 

结束语

铁路电力远动技术的推广应用减少了人力的消耗，提高了故障分析的全面性，其无需现场操作的远程控制特性还大大的降低了人身事故的发生概率，很好的适应了我国目前社会经济发展的要求。

参考文献

[1] 汪羽中.浅谈铁路电力贯通线路的远动系统[J].铁道勘测与设计，2009(5).

[2] 李均洋.铁路电力远动系统设备抗干扰措施[J]. 《科技资讯》,

2012,(18).

[3] 杨天勇.电气化铁道远动系统可靠性分析[J].甘肃科技，2008(15).