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    近年來(lái)，電力系統微機電動(dòng)機保護器廣泛使用于電力系統輸電線(xiàn)路保護、元件保護、變電站綜合自動(dòng)化、故障錄波器和故障測距等領(lǐng)域。在這些裝置的工作現場(chǎng)，存在著(zhù)強電磁干擾，當干擾信號進(jìn)入裝置內部后，不僅對各模擬電壓和電流采樣數據的準確性有影響，還將損壞裝置中的一些元器件，引起裝置功能障礙，程序出軌，從而直接影響微機保護裝置的正確動(dòng)作。因此，提高裝置運行的可靠性和抗干擾性能，不容忽視。 

    針對電動(dòng)機保護器在應用中所遇到的干擾問(wèn)題，提出了有效的軟件抗干擾措施，包括復位與程序運行監視、掉電保護、指令冗余、軟件陷阱、RAM冗余、軟件濾波等，以求提高系統抗干擾能力。

引言

    電動(dòng)機作為所有動(dòng)力設備的主力軍，一直在國民生產(chǎn)中占據重要地位。特別是隨著(zhù)我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電動(dòng)機更加廣泛的應用于石油、化工、冶金、紡織等重要行業(yè)。但是電動(dòng)機一旦燒損，不僅直接損失高，而且由此會(huì )影響整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，其間接損失也更加難以估計。因此，對于電動(dòng)機的故障診斷與保護，意義重大。對于電動(dòng)機保護通常采用變頻器或電動(dòng)機保護器，但是變頻器價(jià)格昂貴，對于一些不需要調速的場(chǎng)合，若為了保護電動(dòng)機而采用變頻器就難免小題大做，而選用適合的電動(dòng)機保護器則水到渠成。研制可靠的電動(dòng)機保護器，較為關(guān)鍵的就是提高其適應惡劣環(huán)境的能力。對此，本文針對單片機控制的電動(dòng)機保護器的提出了一些具體軟件抗干擾措施。

1、干擾的方式和干擾信號的來(lái)源 
    　　干擾信號是指微機保護裝置的工作信號中，除去有用信號以外的，可能影響裝置正常工作的一些電磁信號。干擾信號來(lái)自于干擾源，通過(guò)電磁耦合通道作用于微機保護裝置內部某些敏感的回路之中。干擾源、耦合通道和敏感回路稱(chēng)為電磁干擾的三要素。干擾信號可能來(lái)自微機保護裝置的外部，如保護屏上的壓板、連片、切換開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)、操作繼電器的觸點(diǎn)，通過(guò)接線(xiàn)端子排引入微機保護裝置；也可能來(lái)自裝置的內部，如微機高頻時(shí)鐘控制信號對裝置中的其它回路產(chǎn)生的干擾信號。內部干擾主要由裝置的結構設計，元器件和某些回路的布局，生產(chǎn)制造裝置的工藝所決定的；而外部干擾是指裝置的工作環(huán)境出現的電磁波通過(guò)耦合方式而進(jìn)入微機保護裝置內部的干擾信號。干擾的耦合方式主要有靜電耦合方式、互感耦合方式和公共阻抗耦合方式。 
    2、干擾對微機保護裝置的影響 
    　　電動(dòng)機保護器是以微機為核心的自動(dòng)控制系統。其硬件組成主要包括數據采集系統、微機系統、開(kāi)關(guān)量輸入和輸出系統、人機對話(huà)系統。在干擾信號產(chǎn)生后，干擾信號對數字化器件和對模擬元件影響所產(chǎn)生的后果是不同的。干擾對模擬量輸出執行元件的影響所產(chǎn)生的后果可能導致保護裝置的誤動(dòng)作；干擾對數字化的微機芯片的影響，則造成運算數據傳送的錯誤或出現微處理器操作碼錯誤，從而導致微機系統出現故障或功能障礙。干擾對微機保護裝置的影響，主要表現在以下幾個(gè)方面。 
    　　(1) 運算或邏輯出現錯誤。在微機保護裝置運行時(shí)，其輸入輸出數據、微處理器計算的中間結果、控制程序流程的標志字等，都是存放在數據緩沖區的隨機存貯器(RAM)之中。由于RAM的抗干擾能力較差，在強電磁干擾信號作用下，有可能使存放在RAM中的數據發(fā)生變化；此外，在進(jìn)行讀或寫(xiě)數據時(shí)，數據總線(xiàn)和地址總線(xiàn)也可能在干擾的作用下發(fā)生讀寫(xiě)數據錯誤或將數據傳送到錯誤的地址上。如果數據是控制程序流向的標志字時(shí)，還將導致運算邏輯出現錯誤等問(wèn)題。 
    　　(2) 運算程序出軌。在微機執行運行程序期間，運行的程序通常存放在只讀存貯器(ROM)之中，所謂程序只是微處理器可識別的機器碼，在干擾信號的作用下，這些機器碼改變時(shí)，將可能出現微處理器無(wú)法識別的機器碼，致使微處理器無(wú)法工作。此外，如果干擾信號改變了控制程序流向的標志字時(shí)，也將改變運行程序的執行順序，使微機的運行程序出軌，出現死機等問(wèn)題。 
    　　(3) 損壞微機芯片。在微機中的一些半導體芯片，在強電磁干擾作用下，可能受到損壞，使裝置無(wú)法工作。 
    3、電動(dòng)機保護器的抗干擾措施 
    3.1 提高電動(dòng)機保護器可靠性的三項措施 
    　　(1) 選用高質(zhì)量的元器件、合理的制造工藝和采用屏蔽和隔離技術(shù)，從裝置的設計和元件的選擇上，減少保護裝置故障和錯誤出現的幾率； 
    　　(2) 利用微機在工作程序結束后的閑余時(shí)間，實(shí)時(shí)檢測有關(guān)硬件設備的運行工況。當有關(guān)的硬件設備出現故障時(shí)，閉鎖保護裝置防止保護裝置誤動(dòng)作，并及時(shí)通知運行值班人員； 
    　　(3) 采用容錯設計方式，利用冗余的保護裝置不間斷地在線(xiàn)運行。 
    3.2 抗干擾應考慮的主要因素 
    　　(1) 合理選用優(yōu)質(zhì)的微機芯片和其它半導體器件，設計合理的線(xiàn)路布局和制造工藝，切斷種種電磁耦合的途徑，盡可能減少擾動(dòng)對保護裝置的影響； 
    　　(2) 由于干擾信號的出現具有很大的隨機性，一旦干擾信號在保護裝置內部出現后，應考慮可能帶來(lái)的問(wèn)題和采取的對策。 
    3.3 光電耦合的抗干擾典型電路 
    　　對于在發(fā)電廠(chǎng)和變電站運行的電力系統微機保護裝置，其電源回路、模擬量輸入回路、開(kāi)關(guān)量輸入輸出回路以及通信口都是通過(guò)電纜引入到比較遠的模擬元件上，這些回路也是把干擾耦合到微機保護裝置的主要媒介，上述回路均應采用光電耦合器件進(jìn)行隔離。 
    　　(1) 電力系統微機保護裝置的數據采集系統通常有兩種形式：采用逐次比較模/數轉換的數據采集系統和采用壓/頻變換模/數轉換的數據采集系統。它們的組成框圖見(jiàn)圖1和圖2。 

    　　圖1 逐次比較模/數轉換的數據采集系統 
    　　圖1中變換器能將微機保護裝置的內部與外部互感回路完全隔離，不存在直接的電氣信號聯(lián)系，有利于提高抗干擾能力。 

    　　 圖2 壓/頻變換模/數轉換的數據采集系統        　　圖2中交流變換器能確保裝置內部與外部不存在直接的電聯(lián)系。浪涌吸收器不僅能提高裝置的抗干擾能力，而且能對芯片起到過(guò)電壓保護作用。        　　(2) 開(kāi)關(guān)量輸入的抗干擾典型電路見(jiàn)圖3。

    　　圖3 開(kāi)關(guān)量輸入回路中的抗干擾典型電路 
    　　當外部觸點(diǎn)閉合時(shí)，有電流流過(guò)光電器件——發(fā)光二極管，使光敏三極管導通，而當外部觸點(diǎn)打開(kāi)時(shí)，無(wú)電流流過(guò)發(fā)光二極管，光敏三極管截止。由此可以切斷外部干擾信號竄入微機保護裝置內部。 
    　　(3) 開(kāi)關(guān)量輸出的抗干擾典型電路見(jiàn)圖4。 
    　　該電路采用的編碼方案使每一路開(kāi)關(guān)量輸出的驅動(dòng)電路都由2根并行口輸出線(xiàn)來(lái)控制，通過(guò)反相器和與非門(mén)執行，使采用與非門(mén)后要滿(mǎn)足兩個(gè)條件方能使執行元件動(dòng)作，提高回路的抗干擾能力。 

    　　圖4 開(kāi)關(guān)量輸出回路中的抗干擾典型電路 
    3.4 其它抗干擾措施。 
    　　(1) 電源濾波。在電源的入口增設電源濾波器。 
    　　(2) 模擬量輸入回路的靜電屏蔽。 
    　　(3) 采用磁屏蔽和雙絞線(xiàn)。采用不同電壓等級的開(kāi)關(guān)量輸出引線(xiàn)與不同電壓等級的電源線(xiàn)分開(kāi)布線(xiàn)以及輸入輸出端子后的走線(xiàn)強弱分離。 
    　　(4) 提高敏感回路的抗干擾能力。 www.diangon.com
    　　(5) 合理設計接地泄放電路。 
    3.5 抗干擾措施中應注意的問(wèn)題 
    　　電動(dòng)機保護器的工作程序中，應設置對不良數據的檢錯和識別功能等子程序，以確保軟件程序運算結果的正確性。 
    　　(1) 對輸入模擬量采樣數據采取的抗干擾措施。在微機保護中，輸入模擬量有三相電壓、零序電壓、三相電流和零序電流，可以利用自身的規律進(jìn)行采樣數據的檢錯。 
    　　(2) 運算過(guò)程中的核對措施。將整個(gè)的運算過(guò)程進(jìn)行兩次或兩次以上核對，用來(lái)檢驗運算過(guò)程是否有錯。 
    　　(3) 出口閉鎖。在保護跳閘出口的硬件電路上，設計成在連續收到多個(gè)跳閘指令時(shí)，該回路才能執行出口跳閘，不允許接收一條指令就跳閘。 
    　　(4) 防止程序出軌的對策。使用專(zhuān)用的硬件電路來(lái)檢測程序出軌，并實(shí)現自動(dòng)恢復正常運行。如用微機的定時(shí)/計數芯片和利用定時(shí)電路來(lái)實(shí)現對微處理器的重新啟動(dòng)。 
    4、結束語(yǔ) 
    　　工業(yè)環(huán)境中的干擾一般是以脈沖形式進(jìn)入測控系統中，其竄入電動(dòng)機保護器系統的渠道主要有三條，即空間干擾、信號通道干擾、供電系統干擾。其中，信號通道干擾和供電系統干擾強度較大，為抗干擾防范的重點(diǎn)。 

    　　電動(dòng)機保護器出錯主要表現為以下幾個(gè)方面：死機、硬件控制失常、顯示混亂以及采集或測量數據不準。 為解決上述干擾問(wèn)題，需要進(jìn)行硬件和軟件抗干擾設計。硬件設計得當，可杜絕大部分干擾。但是，軟件措施依然必不可少，而且由于其實(shí)現不需要增加硬件設備，使用靈活，修改方便，特別是能夠較好地解決生產(chǎn)過(guò)程中未曾考慮的干擾因素，所以在工程應用實(shí)踐中，更顯重要。