动态电压输出受电网干扰的解决办法

江 力

江 力:中冶赛迪电气技术有限公司 高级工程师 400013 重庆

在铁路信号由继电联锁(电气集中)迈向软件化、电子化的过程中，部分联锁系统采用了输出“动态”电压控制继电器的方式，即由电子电路输出周期性脉冲电压到“动态驱动单元”，变为稳定的输出电压后，再控制继电器、信号设备。其流程为:电子电路→动态驱动单元→继电器→信号设备。与由电子电路直接输出“稳态”电压(持续数秒的高电平)控制继电器相比，该电路中增加了“动态驱动单元”环节。

对于串联系统，其总体可靠性取决于每个环节的可靠性，即:q=q1×q2×…qn，每个环节的可靠性值qi＜1，当环节增多时n增大，整体可靠性q值趋于降低。提高可靠性的正确方法是:减少环节数n。

1 干扰造成的危害

以某个信号联锁系统为例，在投运5年后，偶尔出现个别道岔意外转换，通过分析和测试，确定为因干扰引起个别信号设备的响应;受干扰后，动态驱动单元的可靠性值qi减小，总体可靠性q对应减小。错误输出可能引发下列情况。

1．发生在电动转辙机电路，道岔尖轨错误转换。如果机车司机未能(或不能)观测到信号变化(如白灯变蓝灯)，机车由道岔的正向通过，则会开错进路;背向通过，会发生挤岔。

2．发生在信号机电路，允许信号瞬间错误开放后关闭。如果机车司机正好看到信号开放(如白灯)，误启动车，易发生事故。

2 原因分析

动态驱动单元触发频率的非惟一性，是导致干扰产生输出的原因。在调试时，反复接通和断开(抖动)动态驱动单元输入与DC 24V电源端，即人工产生脉冲电压，也能使相应的继电器吸起。由此可见，实际的动态驱动单元输入触发频率有一个较宽的范围，一旦干扰的频率和幅值都在此范围内，就能引起错误输出。出现以上错误的原因，推断是由于“动态驱动单元”内部的元件参数，随时间发生了变化(老化)，导致其抗干扰性能下降。由于各单元的情况有差异，因此错误是局部的。电源屏不能有效抑制电网干扰，是导致错误输出的另一个原因。

在工矿企业内，大功率电机的启动，造成电网电压的波动(或谐波)，传导到电源屏，由于屏内滤波不彻底，引起直流24V电源波动。其中的交流成份通过“动态驱动单元”的直流隔离电容，与有动态输入脉冲时产生的效果相同，导致“动态驱动单元”错误输出。

由于电机启动的时间短、次数少，电压波动对信号联锁系统的影响是短时的(几秒钟)，虽能人为回避(接到电机启动通知后，正在运行的机车要停下，避开启动峰值时间)，却会给运输带来很大的不便。

3 现场处理

方案一:增强直流24V电源的滤波功能，减轻干扰强度，消除错误输出。在接口柜内的直流24V端子排上，增加了2个电容，分别为4700 μF和0.01 μF。由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，故在其两端并联了一只容量为0.01 μF的电容，以滤除高频及脉冲干扰。按此方法处理至今两年多时间，未再出现道岔误动或信号机误亮的现象;与改换“动态驱动单元”相比，该方法更为经济、方便、快捷。

方案二:将直流24 V电源与电网电压隔离。当方案一的方法不能有效抑制干扰时，采用“单独”的直流24V电源供给“动态驱动单元”，例如由UPS(不间断电源)提供一个独立的交流220 V电源，就能使“动态驱动单元”不再受电网干扰的影响。

4 对产品的建议

由于干扰具有动态性、突发性，要彻底预防并不容易，上述由电网造成的干扰，只是其中一类。提高产品的抗干扰能力，比增加设备、改善工作环境等防干扰措施，更为经济、合理、可行。

首先，从产品的电路原理上，应能经受住干扰;其次，受强干扰后，即使不能正常工作，也应导向安全。电子元器件数量越多，其可靠性问题就越严重;结构越复杂，维护就越困难。简化结构、精选元件是保证产品可靠性的正确方法。

由继电器输出驱动信号设备，是铁路信号联锁技术的一个发展阶段，如何提高电子产品的可靠性(抗干扰能力)，对保证运输安全有重要的作用。

［1］牟致忠．可靠性设计［M］.机械工业出版社，1993.

［2］陈永真．电容器及其应用［M］.北京:科学出版社，1997.

［3］李学春．通信线路［M］.北京:中国铁道出版社，1997.

［4］董超，周嘉明.铁路信号楼综合防雷系统方案设计［J］.铁道通信信号，2005(7):3－4.

［5］何文卿.6502电气集中电路［M］.北京:中国铁道出版社，1997.

［6］董纪平.数字信号处理基础［M］.哈尔滨工业大学出版社，1989.

［7］李秉钧.演进中的电信传送网［M］.北京:人民邮电出版社，2004.