智能电力检测仪的系统干扰因素及其对策

金萍 姜莉

摘 要：为了使智能电力检测仪稳定运行，针对破坏系统正常运行的电网谐波干扰，以及信号传输引起的干扰、系统电源回路的脉冲干扰、空间干扰，采取了相应的硬件和软件抗干扰对策。硬件方面主要有屏蔽浮地技术、接地技术、信号出入端加设 RC 滤波器、控制器的输入电源采用低通滤波器等技术；软件方面主要有NOP 指令、设置自检程序、WATCHDOG、软件陷阱和指令冗余等技术，从而大大提高了智能电力检测仪的系统抗干扰能力。

关键词：智能电力检测仪 硬件 软件 抗干扰 对策

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-01

由于电力电子科学技术的快速发展发展以及用电负荷的大量增加，负荷容量日益呈现出冲击性、不对称性、非线性等特征，导致电流波形、电网电压畸变发生的概率增大，电网频率在 50 Hz 上下波动。当前，传统的电力监测仪表已渐渐滞后于系统性能发展的要求，具有高精度、智能化特征的智能电力检测仪得到了越来越广泛的应用，但具备良好的抗干扰性能则是保证智能电力检测仪正常、稳定运行的基本条件。

1 智能电力检测仪的特征

智能电力监测仪，是指基于微处理器的智能化仪器，具有强大的通信功能和检测功能。与传统电力监测仪相比，它具有高精密度、高稳定性、高灵敏度、线性动态范围大等特征，呈现出一系列传统电力检测仪所不具备的优点，诸如多功能、容易智能化、低功耗、小体积、精密结构等。

随着微电子技术的高效、快速发展，智能电力监测仪的智能化、高精度的优势日益明显。因此，要实现电能质量合理、高效、准确的监测，智能电力监测仪是最合适的方案，也是当前电力监测装置发展的新方向。

2 智能电力检测仪系统干扰的因素

电网中负荷是不断变化的，加上大型设备的投入与切除，以致电网时常发生剧烈波动。伴随着工业的高速发展，电力系统中大量增加的非线性负荷，导致电网中产生的干扰现象日益频繁，呈越来越复杂化、越来越严重的发展趋势。干扰破坏智能电力监测仪系统正常运行的因素较多，总结有如下因素：

2.1 电网谐波干扰

谐波的产生主要来源于谐波电流源，当非线性负载上被施加正弦波（基波）电压时，负载上的电流为非正弦电波，这样的负载就成了电力系统中的谐波源。同样，当电网中投入与切除电力电子设备或大功率的动力设备工作时，都将使电网产生高次谐波，电源电压的剧烈波动和波形畸变，而谐波的波形畸变有能导致设备的误动误判。

2.2 信号传输引起的干扰

传统概念认为干扰是因电磁场受外界干扰产生的，而不是从电缆编织网“漏进去的”。干扰感应电流Ig是在电缆外屏蔽层上产生的，并在电缆外屏蔽层“纵向电阻（阻抗）”上形成感应电动势Vg，Vg通过75 Ω匹配负载的电缆两端形成回路。如果输电电缆过长和阻抗不相匹配，会引起过长的回路和波形发生畸变，与视频信号混在一起，形成视频干扰的现象，则会增加测量误差的可能性。

2.3 系统电源回路的脉冲干扰

220 V的交流电源是装置的控制电源。当附近有切除感性负载或有投入大型负载时，交流电源上将会引起的波动较大。控制系统的供电会因电机的启停、大功率开关的通断、电焊等因素而变得不正常。这种干扰对微机系统正常运行产生较为严重的影响，据统计因电源干扰导致微微处理器系统出现错误比例占总错误的80%。

2.4 空间干扰

这种干扰主要指电磁场在壳体、导线、线路上的辐射、吸收和解调，通过电磁波的发射，利用周围的可控硅逆变电源、电气设备发射机等外部和内部系统，发出磁干扰和电干扰，导致微处理器不能正常

工作。

3 智能电力检测仪系统抗干扰的对策

为了抑制电网干扰所造成稳压的波动，可以采取硬件和软件两种抗干扰设施，一般来说，硬件设施是第一道防线，软件设施是作为第二道防线的。因为只有硬件消除绝大多数干扰，软件干扰设施中的CPU 才能正常工作，为保证系统工作效率和实时性，要硬件和软件抗干扰设施相结合。

3.1 硬件抗干扰措施

（1）为减少共模干扰，输入方式上可采用双层屏蔽浮地方式。（2）确保“数字地”与“模拟地”能够正确的处理。数字电路是非线性的，电流冲击因逻辑门的开关而产生，以致其在数字地上较为强烈高频扰动，因此数字地与模拟地要分别与电源端底线相连，不能有共同环路或者路径，且只应单点连接；系统内部的噪声耦合在一定程度上可通过良好的接地的方法来抑制；为提高系统的抗干扰能力，在布置线路时应将尽量使用的加粗接地线。（3）干扰源频带的敏感性方面，可通过选用有源低通滤波器和无源RC 滤波电路方法来在降低系统干扰源频带的敏感性。（4）在电路板的计阶段，要保证合理、正确布线，尽量使用短而粗高频线的方式布线来降低对DSP硬件系统中最容易出现高频干扰，另外要远离易受干扰的信号线，如模拟信号等。

3.2 软件抗干扰措施

（1）我们可以运用单字节如NOP空指令命令，在程序关键的位置插入，就能让在程序区偏移的程序步入正途。除了单字节，双字节指令也可同样操作，可使后面的指令串联在一起。保证了程序的稳定，这样可以防止指令不易受外部干扰，即使有也不影响其他程序的执行。（2）编译自我检测程序。在一些重要单元内存位置设立标识，这样在程序启动时，可以自我监测，为信息的传送和储存保驾护航。（3）软件陷阱技术和指令冗余技术的运用。二者都是应对程序异常时采用的，软件陷阱技术在表格区或非程序区域异常时，可以阻拦跑飞的程序，通过矫正PC 指针使程序步入正轨。指令冗余技术是在程序区将走飞的程序矫正，如通过NOP指令将后面的指令串联在一起，可以保证指令操作的正确执行。而LJMP，RET，LCALL等跳转程序指令同样起着防止外部传输信号的干扰，保证指令安全有效运行的作用。

4 结语

智能电力检测仪的系统抗干扰的因素很多，该文仅对较为常见的影响因素进行了分析并提出了有针对性的措施。若在智能电力检测仪实际运用中采纳上述若干抗干扰建议，将会微处理器系统的抗干扰能力和可靠性能大大提高，产生较好的经济效益和社会效益。

参考文献

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