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常见的弱电系统抗干扰保护措施!

随着计算机控制技术、网络技术和信息技术的发展,智能建筑对自动化水平要求越来越高,采用的电子设备越来越多,集成度越来越高,信息存储量也越来越大,但耐压等级却较低,

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随着计算机控制技术,网络技术和信息技术的发展,智能建筑对自动化的要求越来越高,越来越多的电子设备被使用,集成度越来越高,信息存储容量也越来越大。然而,耐压水平低,对外部干扰极其敏感,并且容易受到各种干扰。

智能建筑环境中存在大量的电气干扰源,如大型配电设备,电梯室设备,中央空调设备的启动/停止信号,以及雷电干扰。

在弱电系统的运行中,由于抗干扰措施不当,设备的可靠性降低,导致错误,代码错误,系统数据丢失,系统处于崩溃,故障和麻痹。

因此,在智能建筑弱电系统的建设中,不仅要注重设备的性能指标和先进性,还要做好系统的干扰预防。

1智能建筑弱电系统组成

智能建筑的弱电系统包括大部分楼宇自动化系统,办公自动化系统,安全系统以及通信和网络系统。

每个系统包含几个具有不同功能的子系统。

这些系统的集成构成了整个智能建筑的弱电系统,并且是典型的分布式客户/服务器架构。

网络拓扑如图1所示。

系统结构分为IBMS管理层,系统管理层和设备层。

系统中的硬件使用通信网关实现各子系统之间的通信连接,并收集现场各子系统的实时数据;网络基于TCP/IP协议以太网结构,该软件基于Windows NT/XP操作系统。

2对系统结构设计的抗干扰

2. 1对网络结构的抗干扰

考虑系统结构设计中的抗干扰是最基本,最有效的措施。

以楼宇自动化系统为例,其结构设计为分布式控制系统,现场设备级,控制级和运行管理级形成三级结构。

该系统由若干操作站/工程师站和若干控制站组成,这些控制站通过控制网络与系统通信。

操作站通常是PC,控制站可以使用各种DDC控制器或PLC产品,控制网络可以通过LonWorks总线,工业以太网等实现。

网络结构上的抗干扰措施主要是:

网络结构是树或总线类型结构,并且一个节点上的干扰不会影响其他节点。

网络中的分支接口采用T型连接器,保证了各操作站和控制站的独立性,增强了网络系统的抗干扰能力。

如果通信电缆传感器门受到干扰,则不会影响整个网络。

2. 2设备选择上的抗干扰

PC使用具有高抗干扰性能的工业控制计算机,适合在恶劣环境中长时间连续运行。

控制站的各种功能板具有很强的抗干扰能力。例如,开关I/O板设计为具有光隔离性能,并且选择模拟I/O板以具有隔离,滤波和限制性能。

系统中的各种I/O接口和网络接口组件具有很强的抗干扰性能。

2. 3对系统通信网络的抗干扰

系统通信网络的抗干扰主要用于信号衰减措施。

对于普通通信电缆长度每增加1米,信号衰减0.8 dB,每个分支信号衰减14 dB,每个电缆连接器信号衰减1 dB。

主要措施如下:

规划自动门传感器门电缆的铺设方向,以尽量减少距离,最大限度地减少分路器和电缆连接器,并将它们紧密连接。

主控制站两侧的分支数和距离应尽可能一致,以确保网络阻抗的良好匹配。

终端电阻或终结器应连接到网络的两端。

通信电缆和高压电缆之间的距离应至少为每千伏40厘米,并且必须穿过时应垂直交叉。

避免与电源线平行放置,并尽量避免使用大型感应设备。

避免高温和腐蚀性区域并保持电缆的屏蔽。

3对信号线的干扰和处理措施

3. 1感应干扰和治疗措施

任何交变电信号将通过耦合路径传播到相邻线路,因为在相邻线路之间或强功率电磁设备与线路之间存在分布电容和电容,并且线路之间存在互感。这些信号的大小决定了传感信号的强度。

受干扰的接地线阻抗

Z=ZF ZJ/

其中ZF—— – 发送器内部阻抗

ZJ—— – 接收端的阻抗感应电压

U=jωCABZUo/1 +jωZ≈jω

自动门遥控器

CAB ZUo

其中CAB——–线间分布电容

Uo—— – 干扰电压

CA,CB——-两个相邻的线对地电容器通过等式已知,并且有时感应电压很大,这导致弱电流系统的大的失真。

进行综合布线时,消除干扰的有效措施为:

长距离传输信号线应使用小间距双绞线。

当两对双绞线长距离平行放置时,应该间隔地进行位置交叉以抑制噪声。

当多个双绞线放在一起时,最好使用不同节距的双绞线。

信号线不与电源线平行放置,因此信号线不受强磁场的干扰。

对于铺设桥梁的场所,尝试使用具有几何中心重合的双绞线或四芯线。

应尽可能避免在传输线中连接不连续的连接。长距离传输线的端子应与阻抗装置并联连接以进行阻抗匹配。

当投资允许时,屏蔽线用于模拟信号并与绞合方式结合使用。

3. 2信号线上的其他干扰和处理措施

无论输入/输出信号线还是通信信号线,在铺设期间经常遇到金属管,并且连接仪器的暴露布线。

由此引入的干扰需要通过具有隔离或滤波的接口组件来减弱或消除,并且控制系统可能发生故障甚至损坏连接的I/O接口。

消除这些干扰的措施是:

处理仪器接线一次后,连接器不会暴露。

信号线以电缆沟或清理方式铺设,避免上下水,通风等金属管道。

来自室内变电站系统的开关信号由继电器隔离。

4过压保护措施

过电压和合肥玻璃门撞击造成的危害和故障也是导致智能建筑弱电系统正常工作的重要因素。

过压保护方法包括信号隔离模式,放电模式,开路模式和短路模式。后两种方法最常用。

过压保护功能通常由安装在设备的电源,信号等上的各种电涌保护器实现。

电流保护器具有以下功能模块:气体放电模块,ZnO压敏模块,限流电阻模块,瞬态抑制二极管模块,热冲击保险和热断路器模块。

功能模块的选择和匹配是不同的,形成了不同功能,不同型号和不同应用场所的SPD。

常用的是电源调节器,通信信号,网络和数据接口以及其他保护器。

4. 1SPD的安装位置

第一级SPD保护线路不受外部影响,并安装在主电源插座上,例如变压器的低压侧或主配电柜。

第二级SPD保护后续配电盘的设备,安装在设备配电箱内,有大量弱电,信息系统设备或需要限制瞬态过电压,如车间级控制室,中央控制室,配电室等。配电箱内。

同时,为了防止高电位入侵,应在所有户外照明或电力线的配电箱中安装SPD。

第三级SPD保护需要将瞬态过电压限制在特定水平的电子设备,安装在计算机设备,电子设备和控制设备中或最近的对讲系统盒中。

4. 2SPD安装注意事项

保护器的额定工作电压越接近设备或线路的工作电压越好。也就是说,第一级SPD应该靠近建筑物入口线的总等电位连接的终端,并且第二级和第三级SPD应该尽可能接近受保护设备。

与等电位连接的SPD连接应尽可能短而直。

SPD的在线阻抗不应太大。 SPD的输入将导致信号衰减。

SPD的安装应该是多层次的协调。当存在连续电流时,即,当电压切换型和电压限制型SPD之间的线路长度<1时。 10m和限压型SPD之间的线长度<10μm。 5米,去耦器件在线路上串联连接。

有必要考虑在信息系统设备运行降级或终止使用寿命后可能发生的过电流或接地故障的影响。因此,应在SPD的电源侧安装过流保护装置。

在考虑合肥伸缩闸门设备之间的过电压等级时,如果线路未屏蔽,则应考虑线路的感应电压。

在考虑受保护设备的冲击过电压水平时,应考虑其80%的值。

当供电电压超过10%且谐波增加电压幅值时,应根据具体情况增加氧化锌变阻器SPD的最大连续工作电压UC值。

5.抗EMI

建筑物外的自然环境和建筑物内部环境中存在大量电磁干扰。它经常受到电磁辐射,电磁脉冲,地电位异常,雷电冲击,合肥静电自动门感应,电弧,强负荷电流冲击,电力谐波,高频电噪声等有害因素的影响。声音。

例如,电力设备的异常电位和谐波干扰,电动工具的火花将影响通信系统和广播电视系统的正常运行。

由诸如无线电通信,广播电视和雷达之类的系统发射的电磁波信号也会干扰其他系统和设备。

因此,有必要净化电磁环境,防止杂散电磁波干扰,提高系统和设备的抗干扰能力。

电磁干扰的传输通道主要包括传输线和空间辐射。

主要措施是:

弱电设备内部结构的抗干扰。

弱电设备的外壳和底盘应采用金属材料制成,或在塑料外壳内喷涂金属膜作为屏蔽层;外壳的通风孔,进出孔,连接间隙等应足够小;设备内部的电路板和电路板与电源板和电路板之间的射频元件区域应采用镀锌铁板进行电磁屏蔽,厚度≥0.7mm。屏蔽铁板应用镀银铜线连接外壳;设备的输入和输出接口电路应配备高/低频滤波器,光耦合器和其他电路,并尝试使用平衡传输系统;多层电路板用于减少引线,并且布线尽可能短且厚,以减小回路电阻并尽可能地减少。小板中的相互电磁干扰。

电源单元具有抗干扰性。

瞬态电压抑制器可以安装在电源的输入和输出端;在电源输入端的隔离变压器的初级侧和次级侧之间增加接地金属屏蔽层;在电源装置中,采用隔离的宽工作操作。电压范围的开关电源可以提高电源抵抗电网电压降的能力;在电源输入端安装LC滤波电路是消除电力传输伸缩门引起的高频干扰和共模干扰的有效方法;在电源和负载系列“电磁干扰对策”—— – 铁氧体磁环可以经济,方便地抑制高频干扰,同时通过电源减少电子设备对电网中其他设备的干扰。

对于传输信号线的抗干扰措施,可以采用上述信号线的抗干扰措施,并结合过压保护措施。

6接地抗干扰

接地技术作为电源和配电设计的一个组成部分,对抑制电网干扰有很多影响。

对于智能建筑的接地处理,应根据地板的分布和电气设备的分布合理设计雷电接收器,引下线和接地装置。通过设置辅助等电位体并使用基础作为接地体,可以实现可靠的集成接地。如图2所示。

过去,一些规范要求电子设备单独接地,以防止电网中的杂散电流或瞬态电流干扰设备的正常操作。

在当前的工程领域以及IEC标准和ITU相关标准中,不建议单独接地。

美国标准IEEE1100-1992明确指出,不建议使用任何所谓的独立,独立,计算机,电子或其他不正确的接地体作为设备接地导体的连接点。该方法是将等电位连接到接地电阻≤1Ω的公共接地系统。

7软件抗干扰

7. 1数字过滤

滤波是在采样过程中滤除采样信号上的叠加信号的组件。由于干扰成分不同,滤除这些干扰成分的方法也不同。

对于低频干扰和一些周期性和脉冲干扰,一阶惯性滤波方法更好。

y=βx+ y

其中y—— – 此滤波后的输出值

β—— – 滤波器系数

x—— – 采样值

y—— – 上次过滤的输出值

对于不同的采样参数和干扰分量,β值是不同的。

β=0~1,一般取0.75。

对于频繁振荡的采样信号,递归平均滤波方法更好。

其中y—— – 第k个N项的递归平均值

N—— – 递归平均项数

y—— – 第i个递归前向N值的测量值太大,平均效果好,但不敏感; N值太小,

效果不显着。

通常,N=12,N=4,N=1。

通过限制滤波实现由大的随机干扰或由发送器稳定性差引起的失真引起的输入信号的大规模跳码。

7. 2比较和选择方法

对于输入信号的干扰,该方法可以实现更好的抑制干扰。

比较两个相邻的样本值,计算偏差值,并根据经验确定两个样本允许的最大偏差值。

如果两个样本值的偏差超过最大偏差值,则表示输入信号为干扰信号且无效;否则,输入信号有效。

7. 3输出限制器

在控制回路中,由于干扰信号的侵入,可能发生输出信号的大的变化或小的振荡。

设置

输出限制部分,一旦输出值≥限制值,输出信号被钳位;同时,|时不输出的功能Pn |设置≤δ以防止产生限位环,使系统能够正常稳定地输出以保护执行机构的安全。

8结论

为提高智能建筑弱电系统的抗干扰性能,有必要从干扰源,干扰路径和干扰设备中采取多种综合抑制措施,以获得满意的结果。

本文提出的软硬件抗干扰措施应根据智能建筑的实际弱电系统进行选择和综合实施。

全面分析和判断干扰,选择有效的抗干扰措施,易于实施,易于维护,具有成本效益,是智能建筑正常运行的保证现行制度。

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