电力系统中的PLC抗电磁干扰技术研究

赵慧峰

（三门峡职业技术学院智能制造学院，河南 三门峡 472000）

随着智能化自动技术的逐渐应用和发展，PLC控制系统也在不断的进步，这对于电力系统的运行来说具有重大意义。PLC在电力系统的运行过程中，经常会受到敏感设备以及电力路径的电磁干扰，使其实际工作出现失误，影响到电力系统的自动控制能力。所以，为了保证电力系统正常运行，对于PLC电磁干扰技术的研究非常重要。

1 PLC电磁干扰

1.1 PLC电磁干扰的简单概述

PLC控制系统是电力系统运行过程中非常重要的工作设备之一，在其正常运行的过程中会受到电力系统、外部环境以及自身系统产生的电磁干扰，被统称为PLC电磁干扰。电力系统运行非常复杂，所以产生PLC控制系统电磁干扰的问题也比较多、例如电力系统电压比较大的电力设备在运行过程中会产生强大的磁场引起对PLC控制系统电磁的影响。电力系统运行过程中出现雷雨大风天气，强大的雷击会带有大量的电子从而造成PLC控制系统电磁干扰。引发电磁干扰的原因很多，归根结底是PLC控制系统出现了电磁兼容性的问题。电力系统设备在运行的过程中，自身的电磁场能够保证自身的设备运行不受到外界干扰且也不对外界产生干扰，换言之PLC控制系统电磁干扰问题的产生一方面是由于PLC控制系统运行的电磁环境超过了系统电磁限定值，另外一方面系统自身对于电磁抗干扰性能出现问题。所以，在对PLC控制系统系统电磁抗干扰技术进行研究时应该从设计和运行两方面入手。

1.2 PLC控制系统电磁干扰的主要来源

（1）空间电磁辐射的影响。电力系统在运行过程中会产生非常多的电磁辐射，而电力系统运行过程中出现的空间电磁辐射也比较多，所以引起PLC控制系统电磁干扰的原因之一就是空间电磁辐射的影响。空间电磁辐射的影响既是PLC控制系统在运行过程中受到外部电磁辐射环境的影响，是上文中提到的电磁兼容性问题，所以PLC控制系统受到空间电磁辐射的影响程度，受到自身承受电磁能力以及外部环境两方面的影响。

（2）PLC控制系统外接线的干扰。引发PLC控制系统电磁干扰的另一个原因就是由于PLC控制系统外接线干扰原因，而PLC控制系统外接线干扰主要来自于两个方面。首先，是PLC控制系统电源干扰，在PLC控制系统运行过程中，自身的系统运行需要借助电力系统的电力进行正常工作，而系统本身在进行系统开启和关闭的过程中，会产生一定数量的电磁谐波，电磁谐波在环境中形成了电磁干扰，而当电源出现电磁干扰时也会对电力系统的运行造成影响，也可能产生PLC控制系统内部组件的损坏。第二，信号线导入干扰因素，现在正处于信息化时代，各种电信号都在空间中传播，而在PLC控制系统运行的过程中，也要进行信号传输完成自身的工作，对电力系统进行控制。所以，在运行中PLC控制系统运行信号很容易受到外界空间信号的干扰，一方面导致电磁干扰的形成，另外一方面则会引起电力系统运行的效率降低，失去对电力系统控制的精准程度。

1.3 PLC控制系统电磁干扰的种类

PLC控制系统电磁干扰原因多种多样，干扰程度也并不相同，为了对PLC控制系统电磁干扰技术进行更好的研究，对于PLC控制系统电磁干扰的细致化研究非常重要[1]。首先，PLC控制系统的电磁干扰主要来自于两方面，一方面是来自于电力系统运行过程中出现的空间辐射干扰。另外一方面则来自于PLC控制系统运行中信号线设备外部感应过程中受到干扰。另外，在对PLC控制系统电磁干扰进行研究的过程中，可以根据电磁干扰的不同情况将PLC控制系统电磁干扰进行分类。①PLC控制系统在收到干扰的过程中会产生不同的噪音，而根据不同的噪音形成的原因可以将PLC控制系统电磁干扰进行区分。例如放电噪声电磁干扰、高频振噪声电磁干扰等。②通过PLC控制系统电磁干扰产生的噪声波形和性质也可以进行分类，将电磁干扰分为持续性电磁干扰以及偶然性电磁干扰类型等。③在进行PLC控制系统电磁干扰研究的过程中，根据电磁干扰模式不同而进行区分最为常见，一般分为共模干扰以及差模干扰两种。其中共模干扰指的是PLC控制系统运行过程中，信号源与大地之间产生了电位差异现象，而电位差异现象是由于电网运行传入、大地电位差以及电网运行空间电磁辐射之间形成了相同方向的电压增加现象。也就是说，在共模干扰下，电力系统运行电压相对较高，一般会在130伏特以上，而电压的增高也会导致PLC控制系统配件受到损害。而PLC控制系统的差模干扰主要是由于PLC控制系统信号两端出现了相互干扰电压，在差模电磁干扰的影响下，PLC控制系统的运行监测以及控制电力系统运行的精度将会大大降低。

2 PLC控制系统的抗电磁干扰技术研究

2.1 PLC控制系统电源抗干扰设计

在PLC控制系统正常运行的过程中，电源启停过程中产生谐波以及对电网运行产生的脉冲信号是电磁干扰的重要体现和影响，所以针对这样的问题可以对PLC控制系统的电源进行合理的设计，使电源的抗电磁干扰性能得到提升[2]。电源是PLC控制系统的重要组成部分，提升电源抗电磁干扰能力就是对PLC控制系统电磁能力的提升。首先，在进行PLC控制系统电源选择的过程中，要选择的系统电源应该更具有稳定性和抗干扰能力。另外，还可以通过安装抗干扰设备提升电源抗干扰能力，可以在系统电源安装低通滤波装置并同时安装隔离变压器，通过这两个装置的安装，能够对PLC控制系统的电源启停过程中产生的谐波信号进行过滤，并且一定程度上也可以阻绝电力系统运行过程中产生空间辐射带来的高频干扰信号，这样提升了PLC控制系统的抗电磁干扰能力。另外，PLC控制系统电源的电源线也应该进行改良，采取双绞线的方法，双铰线电源方法也可以对外界的干扰信号起到一定的防控作用。而针对电力系统供电对PLC控制系统电源产生的影响，也可以在PLC控制系统中采用在线式的UPS供电系统，通过具有高稳定性，高抗干扰性的UPS供电系统的使用，很大程度上提高了电网用电的质量。

2.2 PLC控制系统接地抗干扰能力的设计

在对PLC控制系统抗电磁干扰技术研究中，可以通过优化PLC控制系统接地设计的方式进行，通过优化系统接地方式设计，提升PLC控制系统运行的稳定性[3]。PLC控制系统电磁兼容性问题就是系统的电磁干扰问题，而电磁兼容问题与系统的接地设计也有联系。所以，通过改良PLC控制系统的接地设计对于系统抗干扰提升有很大帮助，要改良PLC控制系统的接地设计可以从以下几个方面入手；首先，选择合适的PLC控制系统接地方式，根据不同的工作环境以及要求，PLC控制系统的接地方式可以分为电容式、直接接地以及浮地式接地三种方法，而PLC控制系统是直接作用于电力系统当中，且产生的电磁干扰也都具有直接性，所以针对这一特点，在进行PLC控制系统接地的过程中应该选择直接式接地的方式进行接地。其次，在选择直接式接地方法之后，在进行PLC控制系统接地装置连接的过程中，还要使用并联一点式接入方法，采用这样的接地方式要求PLC控制系统中的各个接地装置都要将接地极和接地线进行连接。最后，接地线的设计和选择也是非常关键，PLC控制系统接地过程中的重要组成部分，而为了能够降低PLC控制系统电路装置之间的地电势间差距，可以选择粗线圈为核心接电线，而减少内部装置之间的地电势间的差值就是能够减少地环电流对PLC控制系统产生的电磁干扰。

2.3 PLC控制系统输出和输入的抗电磁干扰设计

输出输入不正常就是由于PLC控制系统的抗电磁能力不强引起的，针对这一点问题，对PLC控制系统的输出输入进行优化设计，提升系统的抗干扰能力[4]。第一，将PLC控制系统中的进行信号输出与输入的器件形成并联，其中包括压敏电阻和浪涌吸收装置，如果在进行压敏电阻和浪涌吸收装置在进行并联的过程中出现感性符合过大，超出实际使用范围的现象，要立刻使用继电保护器。采用信号输入与输出并联的方法，将会减少输入与输出负载过程中对模块造成的影响。第二，对PLC控制系统进行输出负载的优化设计，一方面，在PLC控制系统的输出入端口安装阻容接受电路，也可以安装压敏电阻装置，通过这些装置的安装完成对输出和输入口的电路保护设计。另外一方面可以采取抗干扰方法对PLC控制系统开关输出与控制器装置进行连接。第三，在PLC控制系统运行过程中会受到外界噪声的干扰，而电磁干扰产生时也会出现一定的噪音，而采用光耦合器对PLC控制系统进行管理可以有效的减少电磁干扰。PLC控制系统输入口的发光器件以及输出口的受光器件就是光耦合器，采用光信息传达的方式，能够减少电力系统对输出和输入口产生的电磁干扰。

2.4 PLC控制系统滤波和软件的干扰设计

共模干扰是PLC控制系统电磁干扰的常见模式，共模干扰是由于大地间和PLC控制系统之间形成电位差产生的，针对这一问题，可以在地间并联接入电容和信号线等装置，通过这样的方式减少共模电磁干扰的电磁影响。并在信号两极设置相应的滤波器。另外，对PLC控制系统的软件设计也可以提升系统的抗电磁能力，在PLC控制系统软件系统设计的过程中可以使用数字滤波技术，通过应用数字滤波技术，实现了PLC控制系统模拟量信号转变为数字信号，数字信号输入到PLC控制系统内，内部软件的数字滤波工序将会对信号进行滤波处理，将收到的数字信号过滤噪音，并一定程度上消除电磁干扰，提升整个系统的电磁抗干扰能力。

3 结 语

PLC控制系统抗电磁干扰能力的提升，促进了电力系统控制的稳定性。文章从优化接地方式、交流电源、输出和输入口以及滤波软件四个方面阐述了PLC控制系统的抗电磁干扰技术，希望能够对PLC控制系统抗电磁干扰技术的应用有所帮助。