2019年02月18日
自動(dòng)氣象站直流電源接地的抗干擾
從配電室引入到觀測(cè)場(chǎng)值班室內(nèi)的配電線路接地制式采用的是TN—s接地系統(tǒng)，三根相線與N線和PE線是嚴(yán)格分開(kāi)的。但是從值班室引出到觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)的用電線路只采用了一根相線與N線，未使用PE線引出。此時(shí)N線也就充當(dāng)了PEN線，在直流電源輸入端測(cè)試的L與PEN線的電壓值為220V，符合直流電源交流電的輸入值。作者在處理一次地溫的跳變故障時(shí)，發(fā)現(xiàn)電源輸出端的直流電壓出現(xiàn)了跳變?，F(xiàn)場(chǎng)排查故障時(shí)發(fā)現(xiàn)，主要由于PEN線通過(guò)中性線電流時(shí)產(chǎn)生了電壓降，從而使所接設(shè)備的金屬外殼對(duì)地產(chǎn)生了電位。而在帶電位的點(diǎn)與設(shè)備金屬外殼可在地內(nèi)產(chǎn)生雜散電流。從而通過(guò)PEN線導(dǎo)致各點(diǎn)對(duì)地電位不同，進(jìn)一步導(dǎo)致采集器、通訊模塊等精密電子儀器因地電位不同引起干擾。
解決因地電位的不同而引起自動(dòng)站設(shè)備運(yùn)行不正常的方法：通過(guò)將直流電源PE線與自動(dòng)站接地端子相連，并與大地相連，接消除各點(diǎn)間的電位差，使其與所有帶電、木帶電的金屬物件形成等電位。從而消除各點(diǎn)對(duì)大地問(wèn)的電位差，也就阻礙了因電流環(huán)境所形成設(shè)備間的電磁干擾。
自動(dòng)氣象站單點(diǎn)接地地線間的耦合
在日常工作中，地溫?cái)?shù)據(jù)跳變的主要原因是由于直流供電電源整流、濾波時(shí)存在雜波干擾，干擾電壓通過(guò)電源接地線與大地零電位點(diǎn)所連通，從而影響到正常的信號(hào)傳輸 。當(dāng)電流流過(guò)接地線時(shí)，會(huì)對(duì)較為敏感的地溫?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。
由于在接地面中流過(guò)電流時(shí)，電阻和電感的存在，會(huì)使接地面的不同點(diǎn)間存在電位差 。對(duì)于采集箱內(nèi)部各設(shè)備的接地應(yīng)該盡量避免形成不必要的地回路，并盡量減輕由于多個(gè)電路共用接地阻抗產(chǎn)生的干擾電壓對(duì)電路工作的影響。因此，需要將自動(dòng)站采集箱內(nèi)連接防雷板、采集器、直流電源的接地視為單點(diǎn)接地。
采集箱內(nèi)部設(shè)備的接地，通常采用并聯(lián)單點(diǎn)接地。也就是將需要接地的電源、采集器 、防雷板分別以獨(dú)立接地導(dǎo)線直接接到電位基準(zhǔn)點(diǎn)。
采用并聯(lián)單點(diǎn)接地時(shí)，采集器等設(shè)備的地電位只與本電路的地電流及地阻抗有關(guān)，不受其他電路的影響，這種接地方式在低頻時(shí)能有效地避免各單元間的公共地阻抗干擾 。但存在防雷板、電源接地線既多且長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備體積增大。而且在高頻時(shí)，直流電源的地線與相鄰采集器地線問(wèn)的電感性耦合和電容性耦合會(huì)增強(qiáng)，易對(duì)地溫?cái)?shù)據(jù)的采集產(chǎn)生影響 。
自動(dòng)氣象站地線回路中的電磁干擾
地環(huán)路干擾是一種常見(jiàn)的干擾現(xiàn)象，其出現(xiàn)的根本原因是地線上不同接地點(diǎn)的電位差。由于地溫分采與總采之間相隔較遠(yuǎn)，所以這種干擾也常常發(fā)生在連接于采集器的線纜之間。而整個(gè)觀測(cè)場(chǎng)采用地網(wǎng)鋪設(shè)，所以各級(jí)電路不可能都采用單點(diǎn)接地，不同接地點(diǎn)之間的電位差導(dǎo)致了地環(huán)路電流的出現(xiàn)。由于電路的不平衡性，地環(huán)路電流導(dǎo)致了對(duì)地溫觀測(cè)數(shù)據(jù)影響的差模干擾電壓的出現(xiàn)。由于每根線纜上的電流不同，總采輸入端口之間就會(huì)產(chǎn)生干擾。
連接于采集器的地溫傳感器屬于弱電系統(tǒng)，微弱的靜電電流都容易影響數(shù)據(jù)采集，降低數(shù)據(jù)質(zhì)量。因此經(jīng)常釋放靜電弱電流、各探測(cè)設(shè)備有效的接地，是地溫?cái)?shù)據(jù)正常采集的保證。在做好有效接地的前提下，也要做好地溫屏蔽線與其他設(shè)備接地線之間的電容性、電感性耦合。為此，地溫線纜所處的電磁環(huán)境是否兼容也是十分重要的。自動(dòng)氣象站的接地、各電路間的電磁兼容對(duì)于自動(dòng)氣象站能否正常運(yùn)行起著決定先因素 。這也對(duì)日后自動(dòng)氣象站的維修、維護(hù)工作有著更高的要求。
