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摘要：归纳了煤矿中微机保护装置常见的干扰源，主要有配电系统、变频、逆变设备、电动机启动电流及晶闸管变流器等干扰，分析了干扰对装置正常工作的影响。从硬件和软件两方面总结了抗干扰措施。并针对微机保护装置开入/开出信号给出了抗干扰措施。对提高微机保护装置的抗干扰性能有一定的实用参考价值。关键词：电磁干扰 硬件抗干扰 软件抗干扰
1007-9416（2012）12-0049-02
随着自动化、数字化矿井的建设和发展，综合自动化设备及技术大量应用于煤矿井下，它们在煤矿生产及安全中发挥着巨大作用。这些设备包括矿井监测设备、控制系统、通信系统及各种电器设备，这些设备相互联系，并组成一个庞杂的电气网络，因此这就决定了彼此之间的干扰是不可避免的。运行中的综合自动化保护装置的可靠性面临两个问题：一是元器件损坏；二是干扰引起功能障碍。这就看出增加综合自动化保护装置抗干扰技术的迫切性。对此，文中将根据经验可预见的功能障碍进行直观的讨论综合自动化保护装置的干扰技术。
1、综合自动化保护装置常见干扰源及形式
1.1 综合自动化保护装置的干扰源
综合自动化保护装置的抗干扰主要是抗高频干扰。高频干扰的入侵没有固定的途径，但可以归纳为外部干扰和内部干扰两类。外部干扰源主要有其他物体和没有辐射的电磁波产生的强电场和强磁场，以及通过保护装置端子从外界引入的浪涌。内部干扰源是指由系统结构布局和生产工艺等决定的串扰。在煤矿中，由于行业的特殊性，干扰源大致有以下几类：（1）变配电设备。在煤矿中，地面变电所电压等级一般为35kV或10kV，变压器作为变电所的主设备，由于接入高压，将会产生一定强度的电磁场，而综合自动化保护装置属于弱电设备，则电磁场将会对综合自动化保护装置的输入输出信号产生电磁干扰；断路器等触点开关断开时经常产生放电现象，形成放电污染。（2）变频器、逆变器等。在煤矿的开采过程中，掘进机和采煤机扮演着重要角色，并且掘进机和采煤机自动化程度不断提高，而变频技术的应用使得掘进机和采煤机的性能更加出色，但是变频器中要进行大功率二极管整流、大功率晶体管逆变，结果导致在输入输出回路产生高次谐波电流，对供电系统、负载及其他邻近综合自动化保护装置产生干扰。（3）电动机的启动电流。煤矿行业中，存在大量的电力拖动系统，而作为电力拖动系统核心的电动机在启动瞬间，会产生很大的启动电流，此电流会对电动机所接电网产生影响，造成浪涌污染。（4）以上干扰源严重影响了综合自动化保护装置中微机系统的稳定性。1.2 综合自动化保护装置的干扰形式
1.2.1 外界干扰
大多数综合自动化保护装置的直流电源都是由电网交流电源经滤波、稳压后提供。如果电源系统没有经过中间环节，就会对系统产生干扰。与此同时，当电网中的大型交流电力设备的关断、启停，例如提升机、采煤机的启停，就会对50Hz的电网电压产生频率很高的浪涌电压。此外，雷电也会对电网产生幅值很大的高频浪涌电压。如果这些干扰信号进入电气设备，将会干扰设备的正常工作，影响系统的安全运行。1.2.2 过程通道干扰
过程通道干扰是电子系统利用前向通道、后向通道和相互通道进行信息传输的路径。在过程通道中，长线传输是干扰产生的主要原因。煤矿生产过程中，井下的生产、运输、提升、排水等机电设备的工作状态；瓦斯浓度、一氧化碳、风速、负压等数据均要通过通讯线路传输到地面安全监控中心，但井下能产生静电的设备和场所却很多，如掘进机、采煤机在切割、破碎煤、岩石的过程中，在煤壁上产生静电，产生静电电磁干扰，从而对上述数据的传输产生干扰，尤其当传输线上的信息为脉冲波时，它在传输线上的传输会出现迟延、畸变、衰减与通道干扰耦合，还可能接受来自空间电磁场的干扰。1.2.3 来自接地系统的干扰
综合自动化保护装置的数字地、模拟地、电流地、屏蔽地及安全工作地均与变电站地网相连，通过公共接地阻抗耦合，干扰信号产生降压，将会改变装置的电位，从而影响装置正常工作。2、综合自动化保护装置抗干扰措施
2.1 硬件抗干扰
2.1.1 电源滤波技术
电源的设计中应采用交流稳压、隔离变压、低通滤波和直流稳压及各种去耦等措施。供电系统配置如图1所示。2.
1.2 隔离技术
隔离的作用是隔离与外接线路地电位的联接，以抑制共模干扰。常用的隔离器件有光电耦合器和隔离变压器，可保证长线传输的可靠性。在煤矿变电所中，往往将综合自动化保护设备的安装位置位于室内，远离户外的变压器、断路器等大电流、高电压电气设备，从而尽量减少电磁感应及静电感应对综合自动化保护装置的干扰。同时，在电缆的敷设中勿将不同类型的电缆混扎在一起。一般原则是小信号电缆、控制电缆、低压电源线与高压线路尽量分开敷设，以免造成强信号对弱信号产生干扰。而对于信号长线传输可以采用阻抗匹配、隔离技术、合理布线来抑制干扰。2.
1.3 屏蔽技术
屏蔽的作用是抑制两个区域间的电磁场耦合，对易受干扰的部分进行屏蔽，以达到阻断或抑制各种场干扰的目的。目前，所有的综合自动化保护装置均安装在由铁壳构成的高压柜中，构成一个屏蔽体，可以屏蔽掉一部分由变压器等高压设备产生的电磁干扰。而对于综合自动化保护装置及井下的通讯电缆、控制电缆、监控电缆，应选择带屏蔽层的电缆。2.
1.4 接地技术
正确的接地可以解决大部分的干扰问题。在进行设计时应从以下几个方面着手：（1）每一个单元电路都由直流供电，且每一个单元电路接地同一点，这样可以有效的抑制干扰。而在各个单元电路与外壳链接时，尽量选用电路上靠近输出端远离输入端的一点，用粗导线连接至电路屏蔽外壳，再将每个电路屏蔽外壳用粗导线短接至机柜机架，最后用更粗的导线连接至建筑物中的金属网架与导线屏蔽接地。（2）数字信号地与模拟信号地分开连接，最终单点相连，消除地电路经过公共阻抗而产生的干扰。（3）将数字地做成闭合网络，可以降低各元器件之间的地线电位差，能明显提高抗干扰能力。（4）综合自动化保护屏内的隔离变压器一、二次绕组间应有良好的屏蔽层，而且可靠接地。于此同时，综合自动化保护装置的箱体及高压柜确保可靠共地。（5）通讯电缆、控制电缆、监控电缆的接地芯线确保可靠接地。2.2 软件抗干扰在综合自动化保护装置中，虽然系统硬件抗干扰措施能够消除大部分干扰，但由于系统受到成本和体积的限制，完全依赖硬件实现干扰是不现实的，因此电子系统的抗干扰设计必须把硬件抗干扰和软件抗干扰结合起来，从而达到更好的抗干扰效果。
2.1 数字滤波器
在电力系统中，由于受到暂态过程和各种谐波源的影响，输入到保护装置的被采样波形中不仅含有计算保护动作特性所需的有用信息，同时还包含了一些与计算机保护特性无关的无用信息。为了使综合自动化保护装置能正确判断被保护系统所处的状态，保证系统的可靠性，除了使用模拟滤波器外，还可以通过数字滤波器来实现。目前常采用的数字滤波器有非递归型数字滤波器和递归型数字滤波器。2.2 自检程序
在软件中加设自检程序，在系统运行前和运行中不断循环测试系统内部特定部位的运行状态，对出现的错误状态进行及时处理，以保证系统运行的可靠性。一般情况下自检过程有三种方式：上电自检、定时自检及用户自检。2.2 指令冗余
对于条件控制系统，将对控制条件的一次采样、处理、控制输出改为循环采样、处理、控制输出，如在双字节指令和三字节指令后人为的插入一些单字节指令NOP或在人为的插入一些单字节指令，这种冗余指令在降低系统效率的同时，保证了在干扰下系统程序不出现“跑飞”现象。2.3 监视定时器
这是一种使用监视定时器中断与否来监视程序运行状态的抗干扰措施。定时器的定时时间稍大于主程序正常运行一个周期的时间，在主程序中加入对定时器时间常刷新操作；只要系统程序正常运行，定时器不会发出定时中断信号；当系统程序收到干扰异常时，定时器因不能得到刷新而导致定时中断，从而利用定时器中断产生的信号将系统复位，或利用定时器中断怎么写作程序作相应的处理，使系统恢复正常运行，如“WATCHDOG”技术。2.4 软件陷阱
当系统受到干扰时，导致程序指针改变，通常会造成程序运行紊乱。如果程序指针超出应用程序代码区而进入数据区，将造成程序盲目运行，最后进入死循环。在这种情况下，我们在非代码区设置拦截程序，使程序进入陷阱，最终可以迫使程序进入初始状态，或被引向专门用于对程序出错进行处理的程序。软件陷阱的设置方法是在数据区的前后都设置相当数量的空操作代码NOP，并最后加入一条转向错误处理程序的指令代码，如LJMPERR。
3、结语
本文对煤矿中综合自动化保护装置抗干扰的措施进行了探讨，旨在提高保护装置的抗干扰性能，提高整体的电磁兼容性，进而提高综合自动化保护装置的运行可靠性。对综
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合自动化保护装置的设计、生产、运行、维护都有一定的参考价值。参考文献
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