一种主动防御干扰的自适应接地装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及一种装置及其控制方法，尤其是涉及一种主动防御干扰的自适应接地装置及其控制方法，它属于工业控制系统抗干扰接地抑制技术领域。


背景技术：

2.工业自动化程度对工业控制系统的依赖性越来越强；随着微电子技术的发展和控制系统的高度集成化，所传输的电流信号越来越小，系统的供电电压也越来越低，因此工业控制系统对外界的噪声也越敏感，表现出来的抗干扰能力也越来越弱；不管干扰源来自系统内还是外部，都是通过静电电容耦合、电磁耦合、负载耦合和漏电流耦合等感应产生。
3.除此之外，工业控制系统周边的电磁环境越复杂，电磁干扰及耦合问题越突出，另外，控制系统设备多、外部连接线缆线路复杂，整个系统类似拾取干扰的天线，给干扰的耦合提高有利条件，使得各种干扰更容易侵入系统，这不仅严重干扰控制系统正常运行，甚至会损坏电子设备。
4.针对此类问题，专家学者们，在控制系统抗干扰方面开展了大量研究工作，硕果累累，但仍存在一些问题尚未彻底解决；信号干扰滤波延迟了实时显示，接地抑制干扰又引入新的干扰问题，如共地干扰、环流干扰和地线干扰、接地系统带压等，都会不自主地引入干扰；上述干扰类型较为普遍，尚未得到有效解决。
5.因此，为了解决接地抗干扰带来的次生干扰影响，在接地抗干扰措施上，提出一种主动防御干扰的自适应接地装置，完善目前接地抗干扰技术，主动防御干扰，解决接地抗干扰带来的次生干扰问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种以完善目前接地抗干扰技术，解决控制系统共地、环流和地线等所带入的干扰问题的主动防御干扰的自适应接地装置及其控制方法。
7.本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该一种主动防御干扰的自适应接地装置，包括干扰检测回路、主动防御回路、接地回路和自适应接地逻辑运算模块，其特征在于：所述接地回路包括接地主回路和接地旁路，接地主回路与接地旁路之间形成互锁；干扰检测回路用于完成接地线上的干扰信号检测，并将检测信号送入自适应接地逻辑运算模块；主动防御回路用于实现主动防御接地系统强电入侵的功能。
8.作为优选，本发明还包括接线端口，所述接线端口包括接地上端子、接地下端子、接地端子和电源端子。
9.作为优选，本发明所述自适应接地逻辑运算模块为plc模块。
10.本发明还提供一种主动防御干扰的自适应接地装置的控制方法，其特征在于：所述自适应接地逻辑运算模块用于完成接地导通或断开等预判、控制，其控制逻辑运算过程如下：
11.步骤1：接地装置上电，装置自检，并强制发出bypass＝true指令，得电断开，让接地旁路处于断开状态，接地闭合与断开主要由接地主回路来实现；
12.步骤2：当模块检测到接地线上有干扰信号时，即((abs(μ)》ζ||dμ/dt！＝0)&k2＝false&quality(μ))，发出“接地主回路”main闭合指令，接地主回路得电闭合，报警并记录；
13.步骤3：若模块检测的干扰信号μ趋近0时，延时复归“接地主回路”main闭合指令，即接地主回路失电断开；
14.步骤4：当装置或干扰检测回路故障(quality(μ)＝false)时，“接地主回路”main闭合指令复归，同时复位“接地旁路”bypass指令，让旁路接地回路失电闭合,实现装置、干扰检测回路或电源等故障时可靠接地；
15.步骤5：接地主回路和接地旁路是两个独立回路，并形成互锁；该主接地回路得电闭合判据：干扰信号大于某定值(ζ)且测点正常(quality(μ)＝true)且接地旁路回路断开；接地旁路失电闭合判断：装置故障或干扰检测回路故障(quality(μ)＝false)。
16.本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：与现有技术相比，是在工业控制系统接地回路中，开发了主动防御干扰的自适应接地装置，本发明考虑了共地、环流和地线等干扰因素，在没有干扰情况下，该装置与接地系统断开，从而避免来自共地、地线、环流等干扰；当检测到干扰时，自动闭合接地主回路，将干扰导入大地；若检测到接地网带压，则主动泄压，防御强电入侵，保护系统安全；若接地装置故障或干扰检测回路异常等，接地旁路强制闭合，提高接地可靠性。这种既隔离干扰源，又主动防御强电侵入并且能自动适应接地的干扰抑制装置的发明创造，很有必要性。
附图说明
17.图1是本发明实施例主动防御干扰的自适应接地装置封装示意图。
18.图2是本发明实施例主动防御干扰的接地装置原理结构示意图。
19.图3是本发明实施例自适应接地逻辑运算流程示意图。
20.图中：接地上端子ⅰ，接地下端子ⅱ，接地端子ⅲ，电源端子ⅳ，接地主回路k1，接地旁路k2，干扰检测回路μ，自适应接地逻辑运算模块z。
具体实施方式
21.下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
22.实施例1。
23.参见图1至图3，本实施例主动防御型干扰自适应接地装置设有四部分接线端口，即接地上端子ⅰ、接地下端子ⅱ、接地端子ⅲ和接电源24v dc的电源端子ⅳ，如图1所示；接地装置主要包含干扰检测回路μ、接地回路k1/k2、主动防御回路和自适应接地逻辑运算模块z等，其原理结构示意图，如图2所示。
24.本实施例中的干扰检测回路μ主要完成接地线上的干扰信号检测，并将检测信号送入自适应接地逻辑运算模块z。
25.本实施例中的主动防御回路主要实现主动防御接地系统强电入侵的功能。
26.本实施例中的接地回路分为接地主回路k1和接地旁路k2；正常情况下，由接地主
回路k1实现接地导通，接地旁路k2是接地主回路k1的后备回路，即当装置故障或干扰检测回路μ故障时，接地从主回路k1切至接地旁路k2,并强制闭合接地,接地主回路k1与接地旁路k2之间形成互锁。
27.整个装置的工作原理是：首先，检测接地线干扰，自适应接通接地主回路k1，接地系统导通；若未检测到干扰信号，接地主回路k1和接地旁路k2均处于断开状态，则与接地网隔开，避免了地线、共地所带来的干扰；装置故障或干扰检测故障时，接地旁路k2导通；若接地系统带压，则浪涌器动作，泄掉入侵电压。实现了既主动防御强电入侵，又根据干扰信号状况自适应接地，解决共地、环流和地线等干扰问题。
28.本实施例主动防御干扰的自适应接地装置，既可串入现地接地回路，也可嵌入电子设备中，实现主动防御及自适应接地等功能，其具体控制过程包括以下步骤：
29.步骤1：接地装置上电，装置自检，并强制发出bypass＝true指令，得电断开，让接地旁路k2处于断开状态，接地闭合与断开主要由接地主回路k1来实现。
30.步骤2：自适应接地逻辑运算为plc模块，当模块检测到接地线上有干扰信号时，即((abs(μ)》ζ||dμ/dt！＝0)&k2＝false&quality(μ))，发出“接地主回路”main闭合指令，接地主回路k1得电闭合，报警并记录。
31.步骤3：若模块检测的干扰信号μ趋近0时，延时复归“接地主回路”main闭合指令，即接地主回路k1失电断开。
32.步骤4：当装置或干扰检测回路μ故障(quality(μ)＝false)时，“接地主回路”main闭合指令复归，同时复位“接地旁路”bypass指令，让旁路接地回路k2失电闭合,实现装置、干扰检测回路μ或电源等故障时可靠接地。
33.步骤5：接地主回路k1和接地旁路是两个独立回路，并形成互锁。其主接地回路得电闭合判据：干扰信号大于某定值(ζ)且测点正常(quality(μ)＝true)且接地旁路回路断开；接地旁路失电闭合判断：装置故障或干扰检测回路μ故障(quality(μ)＝false)。
34.本实施例实现主动防御及自适应接地主要包括以下功能：
35.功能1：自适应接地功能。干扰检测回路μ拾取干扰信号，并送至自适应接地逻辑运算模块z，根据采集的干扰信号，作出是否闭合接地主回路k1判断。若有干扰且接地旁路断开时，发出闭合接地主回路k1指令；若干扰信号消失时，延时断开接地主回路k1；接地主回路k1与接地旁路相互闭锁，仅能任一回路导通，接地旁路默认为断开状态，若装置或干扰检测故障时接地回路才切至旁路。
36.功能2：主动防御功能。当接地带压时，浪涌器动作，增加泄压导流面，及时泄掉地线强电，避免地线强电入侵干扰，同时装置故障或干扰检测回路μ故障时，切主接地旁路，提高接地可靠性。
37.本实施例主要完成干扰检测自适应接地和接地系统带压主动防御等功能，既保护了控制系统，又有效降低干扰。
38.通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。
39.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种
各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种主动防御干扰的自适应接地装置，包括干扰检测回路、主动防御回路、接地回路和自适应接地逻辑运算模块，其特征在于：所述接地回路包括接地主回路和接地旁路，接地主回路与接地旁路之间形成互锁；干扰检测回路用于完成接地线上的干扰信号检测，并将检测信号送入自适应接地逻辑运算模块；主动防御回路用于实现主动防御接地系统强电入侵的功能。2.根据权利要求1所述的主动防御干扰的自适应接地装置，其特征在于：还包括接线端口，所述接线端口包括接地上端子、接地下端子、接地端子和电源端子。3.根据权利要求1所述的主动防御干扰的自适应接地装置，其特征在于：所述自适应接地逻辑运算模块为plc模块。4.一种主动防御干扰的自适应接地装置的控制方法，采用权利要求1-3任一权利要求中的主动防御干扰的自适应接地装置，其特征在于：所述自适应接地逻辑运算模块用于完成接地导通或断开等预判、控制，其控制逻辑运算过程如下：步骤1：接地装置上电，装置自检，并强制发出bypass＝true指令，得电断开，让接地旁路处于断开状态，接地闭合与断开主要由接地主回路来实现；步骤2：当模块检测到接地线上有干扰信号时，即((abs(μ)>ζ||dμ/dt！＝0)&k2＝false&quality(μ))，发出“接地主回路”main闭合指令，接地主回路得电闭合，报警并记录；步骤3：若模块检测的干扰信号μ趋近0时，延时复归“接地主回路”main闭合指令，即接地主回路失电断开；步骤4：当装置或干扰检测回路故障(quality(μ)＝false)时，“接地主回路”main闭合指令复归，同时复位“接地旁路”bypass指令，让旁路接地回路失电闭合,实现装置、干扰检测回路或电源等故障时可靠接地；步骤5：接地主回路和接地旁路是两个独立回路，并形成互锁；该主接地回路得电闭合判据：干扰信号大于某定值(ζ)且测点正常(quality(μ)＝true)且接地旁路回路断开；接地旁路失电闭合判断：装置故障或干扰检测回路故障(quality(μ)＝false)。

技术总结
本发明涉及一种主动防御干扰的自适应接地装置，它属于工业控制系统抗干扰接地抑制技术领域。本发明包括干扰检测回路、主动防御回路、接地回路和自适应接地逻辑运算模块，接地回路包括接地主回路和接地旁路，接地主回路与接地旁路之间形成互锁；干扰检测回路用于完成接地线上的干扰信号检测，并将检测信号送入自适应接地逻辑运算模块；主动防御回路用于实现主动防御接地系统强电入侵的功能。本发明还提供一种接地装置的控制方法。本发明有效解决了当前工业控制系统接地防干扰措施中“共地、环流和地线”干扰风险，既满足接地抗干扰措施，又主动防御强电入侵，并能根据干扰情况，实现自适应主动接地。适应主动接地。适应主动接地。


技术研发人员：刘汗清 郑维军
受保护的技术使用者：华电电力科学研究院有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/9/20