电力自动化装置(IED)是采用计算机技术、通信技术、自动化控制技术等多种高新技术以代替以前传统的电力二次设备,在满足以前传统二次设备所有功能的基础上,并提供各种增值功能,达到很高的性价比。这些产品包括微机保护(及测控)装置、低压测控装置、备自投装置、综合电压无功控制装置、小电流接地选线装置、功率因数自动补偿装置、微机准同期装置、负荷控制终端等等。电力自动化装置的内部系统包括电源系统(POWER)、数据采集系统(I/O)、内核系统(CPU)、人机接口系统(HMI)、通信系统(COMM)和嵌入式软件系统(SOFT)。避免微机保护装置受到干扰的措施
CPU系统电流电压输入互感器隔离开关量输入光电隔离+电源隔离继电器输出继电器线圈和触点隔离通信接口光电隔离+电源隔离工作电源开关电源隔离
几个要素:大地(EARTH)、弱电系统(CPU)、外部输入端子(I/O,包括工作电源)。I/O与EARTH间有高耐压要求(国标2000VAC 1Min),I/O与CPU间有高耐压要求(国标2000VAC 1Min),CPU与EARTH隔离但无高耐压要求(500V左右)。有的IED系统设计为CPU系统的GND与EARTH直接连接,这种设计要求EARTH接地良好,否则由于机箱与开关电源的输出端直接连接,会出现机箱带电发麻的现象,特别在装置生产过程中一般不接地。金属机箱或金属屏蔽板(如DMR400P的前面板内嵌金属板)必须严格接EARTH。若I/O系统本身需要电源,如开关量输入、通信接口,此时必须通过DC/DC模块提供带隔离的电源,并且DC/DC模块必须满足隔离耐压要求。设计PCB时必须严格保证有高耐压要求的系统间走线距离或裸露导体间距正常大于5毫米,绝对不能小于4毫米。高耐压要求在试验时体现为:
绝缘电阻试验:各电气回路之间及各电气回路与地之间大于500MΩ(500V兆欧表);
工频耐压试验:各电气回路之间及各电气回路与地之间2000V/50Hz 1Min。
冲击电压试验:各电气回路之间及各电气回路与地之间±5000V
高频耐压试验:各电气回路之间及各电气回路与地之间±2000V,注意:高频耐压试验时,外部端子与地或CPU系统的高压电容容易耦合高压,可能会引起耐压不够,因此在选择下节所述的滤波电容的容量时必须考虑。◎ 抗电磁干扰电磁干扰一般通过传导和辐射这两种方式进行。传导一般通过外部端子的连接导线进入,因此要求所有端子与CPU系统有隔离耐压要求,以防止共模干扰和强电串入。有必要的话(如准备送检验的设备),在所有端子与地间或相关端子间加装高压电容(以不降低耐压等级为前提),以过滤通过外部导线进入的各种高频脉冲干扰。对工作电源,还特殊要求在接入开关电源前加装电源滤波器,并且越接近输入端子越好,防止端子与电源滤波器间的连接导线辐射出电磁干扰;电源滤波器的输出与开关电源的输入间的连接线也容易辐射出电磁干扰,要求采用双绞或屏蔽,以减少辐射。双绞线由于其特殊的结构可减少自身的辐射,并且能有效防止外界对其的辐射干扰。辐射一般通过空间传输,因此必须采用磁性金属机箱(如钢板)。金属机箱由于其强导电性可防止电场辐射;磁性机箱可防止磁场辐射;具有一定厚度(1毫米以上)的磁性金属机箱可防止电磁场辐射。辐射是普遍存在的,因此对易受辐射干扰的CPU系统,必须采用磁性金属机箱封闭,尽量减少需要穿接导线的空隙和漏洞。静电放电是辐射的一种,试验要求空气放电8kV,接触放电6kV,高压电场可通过接地良好的金属机箱将高压感应电直接放到大地。因此要求CPU系统的导体不能直接外露在机箱外部,装置面板上的导电器件(如锁、通信插头等)的外壳必须接地。电磁兼容(EMC)试验要求高频脉冲群、快速瞬变、静电放电、高频电磁场。前两者主要通过传导方式进行,后两者主要通过辐射方式进行。试验还包括振动试验、冲击试验、碰撞试验,这三者主要是针对机械结构进行,因此要求装置有足够的机械强度,包括连接部件、螺丝螺冒、元器件焊接和装配等等。需要说明的是,开关量输入回路和通信接口,其电压等级相对较低,可适当降低EMC要求。CPU板采取多层板,可以增强CPU的抗干扰能力。保证微机保护装置的正常运行。
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