选相合分闸机构中抗干扰问题的研究
来源：维思自动化发布时间:2016-07-25 09:57:45
干扰来源
电源干扰是电子电路受干扰的主要原因之一，也是微机系统中最主要并且危害最严重的干扰源。由于电子电路通过电源电路接到电网，所以电网的噪声可以通过电源电路干扰窜进电子线路。如果电网电源的抗干扰措施完善了，单片机和电子电路的抗干扰问题就解决了一半。电源干扰的来源主要产生于以下三个方面：
(1) 通过电源变压器的耦合。
变压器是电源电路中最常见的元件，其初次级间分布电容是电网高频尖蜂脉冲穿越变压器的主要途径。由于变压器的初次级线圈靠得很近，这两部分间的分布电容通常有数百PF。这种分布电容不仅电容重大，而且有十分好的频率特性，对高频噪声有很低的阻抗。
(2) 电源本身的过压、欠压 停电等故障引起的电源噪声。
任何电源及输电线都存在内阻。正是这些内阻引起电源的噪声干扰。如果没有内阻存在，无论何种噪声都会被电源短路吸收，在电路中不会产生干扰电压。
(3) 浪涌、下陷、尖峰电压与其它电源干扰
大功率设备的不断接通和断开，接通瞬间需要很大的启动电流，并可持续几百毫秒，从而在输电线路内阻上将产生很大的压降，这是电网中产生电压瞬变（浪涌、下陷) 的主要原因。这些噪声迭加在正弦交流电压上沿线路传输。在所到之处引起干扰，如果幅度过大，会毁坏系统。
另外，由于设备接地不良，在分支线路上造成电压降和零线偏离零电位过大，也会造成火线与地线、零线与地线之间形成浪涌、下陷等干扰电压。继电器等电器开关触点的通断可在电网中引起600V左右的尖峰电压。地线过长，受空间电磁场的干扰，也会在电网中产生尖峰电压，尖峰电压的持续时间很短，一般不会毁坏系统，但是对单片机系统的正常工作危害很大，会造成逻辑紊乱，甚至冲坏程序。
如果线路板设计不合理，使元件的排列不甚合理，或者线路元件之间的布局不合理的话，就有可能出现线路本身的干扰源，使单片机系统误动作。
解决措施
一、硬件部分的抗干扰措施
① 单片机系统的复位电路设计
通常单片机都有一个复位引角，用于系统的复位。但复位电路易受电源波动的干扰。当单片机电源受到干扰后，电压下降至低电平时，复位端电位也跟随下降至低电平。显然会引起单片机的复位，使单片机无法正常工作。为此，在设计中可对复位电路进行改进，可采用在复位端与地之间分别并联了一个简单的RC 滤披电路，从而可有效抑制了单片机电源波动对复位端的影响。
② 采用光电隔离电路
光电隔离的目的是割断两个电路之间电的联系。采用光电隔离设备，与单片机接口，进行各种设备的适时控制，可以提高线路的抗干扰性能。
③ 接地技术
有两种接地：一种是为人身或设备安全目的，而把设备的外壳接地这种接地称之为外壳接地或安全接地；另一种是为电路工作提供一个公共的电位参考点，这种接地称之为工作接地。
为了减少电流信号回路的电磁干扰，输入单片机的信号可采用带屏蔽作用的双绞线，将双绞线的屏蔽层连到交流开关电器的外壳上。
④ 屏蔽技术
此外，电源交压器采用初次级间加屏蔽层接地以解决电网干扰问题。以金属板、金属网或金属盒构成的屏蔽体能有效地对付电磁波辐射干扰。
二、软件部分的抗干扰措施
单片机在受到干扰后会产生比一般电路更为复杂的情况。为了防止复杂情况的发生，在单片机程序设计中，充分挖掘软件的抗干扰能力，将干扰的影响抑制到最小程度。软件部分采用以下几种抑制干扰：
① 使用监视定时器
这种方法适用于内部具有监视定时器的单片机系统。在系统正常工作时系统每隔一定时间清除计数器，而计数器按时钟脉冲作加法记数。当这一时间短于监视定时器的溢出时间时，则计数器永远不会溢出。但如系统受到干扰时，程序的正常执行顺序被破坏，便不能在计数器溢出之前清除计数器，从而会发生计数器溢出的情况。所以可把计数器溢出作为系统受到干扰的标志。
② 软件陷阱
程序受到干扰时往往会跳到程序存储器ROM 中未用的空间，可在这些区域设置陷阱，一旦程序落人这片区域，就将其引导到特定的处理程序上而恢复正常。
③ 软件抑制电源干扰
系统在初始化后，进入条件审查状态，根据电压、电流监测单元所测的电压、电流信号决定系统当前的工作状态。保证系统的可靠运行。
④ 数字滤波
单片机计算电压、相角时采用数字滤波的方法，可以消除由于电子电磁干扰造成采样信号不准确而导致误动作的问题。
电源干扰是电子电路受干扰的主要原因之一，也是微机系统中最主要并且危害最严重的干扰源。由于电子电路通过电源电路接到电网，所以电网的噪声可以通过电源电路干扰窜进电子线路。如果电网电源的抗干扰措施完善了，单片机和电子电路的抗干扰问题就解决了一半。电源干扰的来源主要产生于以下三个方面：
(1) 通过电源变压器的耦合。
变压器是电源电路中最常见的元件，其初次级间分布电容是电网高频尖蜂脉冲穿越变压器的主要途径。由于变压器的初次级线圈靠得很近，这两部分间的分布电容通常有数百PF。这种分布电容不仅电容重大，而且有十分好的频率特性，对高频噪声有很低的阻抗。
(2) 电源本身的过压、欠压 停电等故障引起的电源噪声。
任何电源及输电线都存在内阻。正是这些内阻引起电源的噪声干扰。如果没有内阻存在，无论何种噪声都会被电源短路吸收，在电路中不会产生干扰电压。
(3) 浪涌、下陷、尖峰电压与其它电源干扰
大功率设备的不断接通和断开，接通瞬间需要很大的启动电流，并可持续几百毫秒，从而在输电线路内阻上将产生很大的压降，这是电网中产生电压瞬变（浪涌、下陷) 的主要原因。这些噪声迭加在正弦交流电压上沿线路传输。在所到之处引起干扰，如果幅度过大，会毁坏系统。
另外，由于设备接地不良，在分支线路上造成电压降和零线偏离零电位过大，也会造成火线与地线、零线与地线之间形成浪涌、下陷等干扰电压。继电器等电器开关触点的通断可在电网中引起600V左右的尖峰电压。地线过长，受空间电磁场的干扰，也会在电网中产生尖峰电压，尖峰电压的持续时间很短，一般不会毁坏系统，但是对单片机系统的正常工作危害很大，会造成逻辑紊乱，甚至冲坏程序。
如果线路板设计不合理，使元件的排列不甚合理，或者线路元件之间的布局不合理的话，就有可能出现线路本身的干扰源，使单片机系统误动作。
解决措施
一、硬件部分的抗干扰措施
① 单片机系统的复位电路设计
通常单片机都有一个复位引角，用于系统的复位。但复位电路易受电源波动的干扰。当单片机电源受到干扰后，电压下降至低电平时，复位端电位也跟随下降至低电平。显然会引起单片机的复位，使单片机无法正常工作。为此，在设计中可对复位电路进行改进，可采用在复位端与地之间分别并联了一个简单的RC 滤披电路，从而可有效抑制了单片机电源波动对复位端的影响。
② 采用光电隔离电路
光电隔离的目的是割断两个电路之间电的联系。采用光电隔离设备，与单片机接口，进行各种设备的适时控制，可以提高线路的抗干扰性能。
③ 接地技术
有两种接地：一种是为人身或设备安全目的，而把设备的外壳接地这种接地称之为外壳接地或安全接地；另一种是为电路工作提供一个公共的电位参考点，这种接地称之为工作接地。
为了减少电流信号回路的电磁干扰，输入单片机的信号可采用带屏蔽作用的双绞线，将双绞线的屏蔽层连到交流开关电器的外壳上。
④ 屏蔽技术
此外，电源交压器采用初次级间加屏蔽层接地以解决电网干扰问题。以金属板、金属网或金属盒构成的屏蔽体能有效地对付电磁波辐射干扰。
二、软件部分的抗干扰措施
单片机在受到干扰后会产生比一般电路更为复杂的情况。为了防止复杂情况的发生，在单片机程序设计中，充分挖掘软件的抗干扰能力，将干扰的影响抑制到最小程度。软件部分采用以下几种抑制干扰：
① 使用监视定时器
这种方法适用于内部具有监视定时器的单片机系统。在系统正常工作时系统每隔一定时间清除计数器，而计数器按时钟脉冲作加法记数。当这一时间短于监视定时器的溢出时间时，则计数器永远不会溢出。但如系统受到干扰时，程序的正常执行顺序被破坏，便不能在计数器溢出之前清除计数器，从而会发生计数器溢出的情况。所以可把计数器溢出作为系统受到干扰的标志。
② 软件陷阱
程序受到干扰时往往会跳到程序存储器ROM 中未用的空间，可在这些区域设置陷阱，一旦程序落人这片区域，就将其引导到特定的处理程序上而恢复正常。
③ 软件抑制电源干扰
系统在初始化后，进入条件审查状态，根据电压、电流监测单元所测的电压、电流信号决定系统当前的工作状态。保证系统的可靠运行。
④ 数字滤波
单片机计算电压、相角时采用数字滤波的方法，可以消除由于电子电磁干扰造成采样信号不准确而导致误动作的问题。
