0引言
近年來，南方電網(wǎng)公司和廣東電網(wǎng)公司非常重視線損“四分”分析系統(tǒng)以及計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)工作，電能信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集就成為了最為關(guān)鍵的一環(huán)，電能信息采集終端是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和處理的終端設(shè)備裝置，廣東電網(wǎng)公司目前建設(shè)的主要有大客戶負(fù)荷管理終端、配變監(jiān)測(cè)計(jì)量終端、廠站電能遙測(cè)計(jì)量終端以及低壓集中抄表終端等。
采集終端是集成電子、通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化技術(shù)為一體的電力自動(dòng)化裝置，主要工作在變電站、配電變壓器附近或配電柜環(huán)境中，且相當(dāng)一部分安裝在室外，環(huán)境非常惡劣，存在較強(qiáng)的電磁干擾和輻射的影響，主要干擾輻射有浪涌、振蕩波、靜電放電、電快速脈沖群、射頻磁場(chǎng)輻射等。終端電磁兼容性(EMC)設(shè)計(jì)優(yōu)劣直接決定設(shè)備工作可靠性和壽命，脈沖群信號(hào)是導(dǎo)致終端設(shè)備的故障的重要原因之一，電快速脈沖群防護(hù)是采集終端設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)中最大的難題，故其合理的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。
1電能信息采集終端的電快速脈沖群干擾
1．1電磁兼容性(EMC)與電快速脈沖群(EFT／B)【1】電磁兼容性是指設(shè)備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力，電子設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計(jì)是開發(fā)工程師必須考慮的問題。電快速瞬變脈沖群指快速瞬變的一串?dāng)?shù)量有限的清晰脈沖或一個(gè)持續(xù)時(shí)間有限的振蕩。

1．2電能信息采集終端的電快速脈沖群干擾來源電能采集終端脈沖群干擾產(chǎn)生原因比較復(fù)雜，經(jīng)研究分析，主要原因?yàn)椋航K端設(shè)備掛裝在變電站及配電網(wǎng)二次回路上，與相應(yīng)一次回路和二次回路的其他設(shè)備處于同一電磁空間，回路系統(tǒng)中電感性負(fù)載(如繼電器、接觸器等)斷開時(shí)，開關(guān)觸點(diǎn)間隙的絕緣擊穿或觸點(diǎn)彈跳，導(dǎo)致在斷開處產(chǎn)生暫態(tài)騷擾信號(hào)，即電快速脈沖干擾信號(hào)，干擾信號(hào)可以通過變壓器、互感器及空間耦合傳遞。
1．3電快速脈沖群信號(hào)傳播途徑
電快速脈沖群對(duì)終端的傳播途徑有終端設(shè)備電源線、接地線、信號(hào)線等，除傳導(dǎo)干擾外還含有輻射干擾的成分，大大增加了快速脈沖群防護(hù)的難度。
2電能信息采集終端的抗電快速脈沖群干擾的要求
2．1電能信息采集終端的構(gòu)成
電能信息采集終端設(shè)備主要完成數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理上傳、事件告警等功能，根據(jù)廣東電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范的功能要求，我們?cè)谟布O(shè)計(jì)中主要分成電源單元、主控單元、通信模塊單元、遙控遙信單元、計(jì)量單元、人機(jī)接口模塊、檢測(cè)單元等‘
2．2電快速脈沖群干擾對(duì)電能信息采集終端的影響前面已經(jīng)提及電快速脈沖群信號(hào)通過電源線(強(qiáng)電)、狀態(tài)信號(hào)線或RS485通信線、無線模塊天線等對(duì)終端傳導(dǎo)或輻射干擾，從理論和試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)來講脈沖群干擾信號(hào)可能導(dǎo)致終端出現(xiàn)的故障現(xiàn)象有：終端CPU工作異常、電能計(jì)量不準(zhǔn)確、RS485數(shù)據(jù)采集異常、 GPRS／CDMA無線通信異常、電源部分損壞、液晶顯示異常等。即對(duì)終端的硬件和軟件均可能造成影響。
2．3電能信息采集終端的抗電快速脈沖群干擾的要求

根據(jù)廣東電網(wǎng)公司的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，要求在電快速脈沖群試驗(yàn)(試驗(yàn)條件如表1)中電能信息采集終端不能損壞，數(shù)據(jù)采集、信息顯示不能出現(xiàn)異常，已存儲(chǔ)信息量不能發(fā)生變化，不發(fā)生錯(cuò)誤遙控動(dòng)作等‘2劃。
3電能信息采集終端的抗電快速脈沖群千擾的設(shè)計(jì)【5～引
3．1電源回路感性濾波設(shè)計(jì)
電源回路中脈沖干擾分為共模干擾和差模干擾兩種，針對(duì)不同的干擾源應(yīng)采取不同的處理措施。解決電源回路抗干擾問題，在設(shè)計(jì)中采取共模濾波器(圖1)和磁珠 (圖2)實(shí)現(xiàn)濾波，阻止干擾信號(hào)進(jìn)入設(shè)備。

3．2電路容性濾波抗干擾設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)中采取在電源整流后加上1 000 u F以上電解電容可實(shí)現(xiàn)工頻和低頻濾波，在開關(guān)穩(wěn)壓管后增上1 000 u F、0．1 Il F、100 pF的小電容實(shí)現(xiàn)低
頻和高頻濾波。如果電源回路使用共模濾波電容，其容量可參考EFT耦合裝置使用的容量，效果非常理想。當(dāng)要濾除的噪聲頻率確定時(shí)，可以通過調(diào)整
電容的容量，使諧振點(diǎn)剛好落在騷擾頻率上。
脈沖干擾的頻率往往很高，采用三端電容利用其一個(gè)電極上的兩根引線電感構(gòu)成了T型低通濾波器，來消除了傳統(tǒng)電容器中引線電感的不良影響，提高了高頻濾波特性。
3．3交流采樣電路抗干擾設(shè)計(jì)
對(duì)大客戶電力負(fù)荷管理終端、配變監(jiān)測(cè)計(jì)量終端等設(shè)備來講，交流采樣是非常重要的功能。終端設(shè)備對(duì)電流、電壓采樣的準(zhǔn)確性和精度要求很高，這樣就對(duì)交流采樣電路的抗脈沖干擾設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)格的要求。
(1)電流采樣回路
如圖3所示，在電流回路上串聯(lián)貼片磁珠L204、L205實(shí)現(xiàn)高頻信號(hào)的干擾抑制，電阻R230和電容C210來實(shí)現(xiàn)阻容濾波，U202為三端濾波器，有效提高電流小信號(hào)抗干擾性。

3．4信號(hào)線抑制電快速瞬變脈沖群干擾設(shè)計(jì)
快速脈沖通過控制／信號(hào)線注入干擾，一般為容性耦合，屬共模注入方式。在設(shè)計(jì)時(shí)采取以下措施。
(1)信號(hào)電纜屏蔽
終端設(shè)備抄讀電能表的RS485通信線采用帶屏蔽的通信電纜線，達(dá)到抑制干擾的效果。
(2)信號(hào)線路上設(shè)計(jì)共模扼流圈
在信號(hào)線上增加共模扼流圈來抑制各種電磁干擾，保證信號(hào)可靠。另外還可以增加共模濾波電容，尤其是PCB板之間的插針、插座相接位置的信號(hào)線上增加小容量的pF級(jí)的電容。
(3)瞬變二極管(TVS)抑制脈沖干擾
TVS管是一種限壓保護(hù)器件，利用器件的非線性特性將過電壓鉗位到一個(gè)較低的電壓值對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)，在瞬態(tài)騷擾時(shí)能有效抑制干擾。
3．5 PCB板設(shè)計(jì)
結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，為了抑制電快速瞬變脈沖群干擾，在終端印刷電路板(PCB)電子線路設(shè)計(jì)和走線中應(yīng)做好以下幾點(diǎn)。
(1)避免高頻干擾：盡量降低高頻信號(hào)電磁場(chǎng)的干擾，也就是所謂的串?dāng)_。拉大高速信號(hào)線和模擬信號(hào)線之間的距離，同時(shí)注意數(shù)字地對(duì)模擬地的噪聲干擾。
(2)避免高速布線與EMI的沖突：因抗EMI所加的電阻電容，能造成信號(hào)的一些電氣特性不符合要求。所以，設(shè)計(jì)中最好通過走線和PCB疊層的技巧來解決或減弱影響，如高速信號(hào)走電路內(nèi)層。
在此基礎(chǔ)上再用電阻電容的方式，以降低對(duì)正常信號(hào)的影響。
(3)信號(hào)地的設(shè)計(jì)：微弱的數(shù)字信號(hào)(如無線通信SIM卡信號(hào))極易受到高頻信號(hào)的干擾，設(shè)計(jì)中數(shù)字信號(hào)地、高頻信號(hào)地與其他信號(hào)地盡量采用單點(diǎn)接地方式，來避免高頻信號(hào)通過地傳播于擾其他信號(hào)。
(4)良好的鋪銅設(shè)計(jì)。
4試驗(yàn)與測(cè)試結(jié)果
采用先進(jìn)的HAEFEL，Y公司電快速瞬變脈沖群試驗(yàn)儀(PEFT4010發(fā)生器、FP．EFT32．1去耦網(wǎng)絡(luò)、測(cè)試專用電容耦合夾)，按照3．3章節(jié)要求，對(duì)上述設(shè)計(jì)方案的電能信息采集終端進(jìn)行試驗(yàn)(如圖5所示)，終端未出現(xiàn)任何工作異常。
用示波器對(duì)終端設(shè)備的電源進(jìn)行波形監(jiān)測(cè)，圖6、圖7分別是單個(gè)脈沖干擾和脈沖群干擾波形圖，通過傳導(dǎo)方式經(jīng)交流電源輸入端對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行干擾。經(jīng)過上述抗脈沖群干擾設(shè)計(jì)，圖8是監(jiān)測(cè)到的終端設(shè)備主電源的波形圖，可見脈沖群干擾已基本上得到抑制，波形所示只是小幅度瞬時(shí)的變化，不

5結(jié)論
本文從電力系統(tǒng)中電快速脈沖群信號(hào)分析出發(fā)，結(jié)合筆者多年對(duì)電能采集終端研究以及其抗脈沖群干擾測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)與理解，重點(diǎn)介紹了電能采集終端抗干擾的具體設(shè)計(jì)方法。經(jīng)測(cè)試證明，終端具有很強(qiáng)的抗電快速脈沖群干擾能力，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。其完全滿足技術(shù)規(guī)范和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行要求，為供電部門電能數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、線損分析、電能質(zhì)量分析等提供了數(shù)據(jù)保障。