2019年02月18日
自動氣象站直流電源接地的抗干擾
從配電室引入到觀測場值班室內(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線是嚴格分開的。但是從值班室引出到觀測場內(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N線也就充當了PEN線，在直流電源輸入端測試的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，發(fā)現(xiàn)電源輸出端的直流電壓出現(xiàn)了跳變?，F(xiàn)場排查故障時發(fā)現(xiàn)，主要由于PEN線通過中性線電流時產(chǎn)生了電壓降，從而使所接設(shè)備的金屬外殼對地產(chǎn)生了電位。而在帶電位的點與設(shè)備金屬外殼可在地內(nèi)產(chǎn)生雜散電流。從而通過PEN線導(dǎo)致各點對地電位不同，進一步導(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站設(shè)備運行不正常的方法：通過將直流電源PE線與自動站接地端子相連，并與大地相連，接消除各點間的電位差，使其與所有帶電、木帶電的金屬物件形成等電位。從而消除各點對大地問的電位差，也就阻礙了因電流環(huán)境所形成設(shè)備間的電磁干擾。
自動氣象站單點接地地線間的耦合
在日常工作中，地溫數(shù)據(jù)跳變的主要原因是由于直流供電電源整流、濾波時存在雜波干擾，干擾電壓通過電源接地線與大地零電位點所連通，從而影響到正常的信號傳輸 。當電流流過接地線時，會對較為敏感的地溫數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。
由于在接地面中流過電流時，電阻和電感的存在，會使接地面的不同點間存在電位差 。對于采集箱內(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電路共用接地阻抗產(chǎn)生的干擾電壓對電路工作的影響。因此，需要將自動站采集箱內(nèi)連接防雷板、采集器、直流電源的接地視為單點接地。
采集箱內(nèi)部設(shè)備的接地，通常采用并聯(lián)單點接地。也就是將需要接地的電源、采集器 、防雷板分別以獨立接地導(dǎo)線直接接到電位基準點。
采用并聯(lián)單點接地時，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，會導(dǎo)致設(shè)備體積增大。而且在高頻時，直流電源的地線與相鄰采集器地線問的電感性耦合和電容性耦合會增強，易對地溫數(shù)據(jù)的采集產(chǎn)生影響 。
自動氣象站地線回路中的電磁干擾
地環(huán)路干擾是一種常見的干擾現(xiàn)象，其出現(xiàn)的根本原因是地線上不同接地點的電位差。由于地溫分采與總采之間相隔較遠，所以這種干擾也常常發(fā)生在連接于采集器的線纜之間。而整個觀測場采用地網(wǎng)鋪設(shè)，所以各級電路不可能都采用單點接地，不同接地點之間的電位差導(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)致了對地溫觀測數(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、各探測設(shè)備有效的接地，是地溫數(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。自動氣象站的接地、各電路間的電磁兼容對于自動氣象站能否正常運行起著決定先因素 。這也對日后自動氣象站的維修、維護工作有著更高的要求。
