在电力系统中，输电线路作为能源传输的关键通道，其安全稳定运行直接关系到整个电网的可靠性。分布式故障定位装置作为监测输电线路运行状态、快速定位故障点的重要设备，通常安装在野外杆塔等环境复杂的场所。这些场所不仅面临着恶劣的自然条件，还存在着来自电力系统内部和外部的多种电磁干扰，而电源系统作为装置的“心脏”，其抗干扰能力直接决定了装置能否在复杂电磁环境下稳定工作。因此，对输电线路分布式故障定位装置电源系统进行科学合理的抗干扰设计，具有重要的现实意义。

一、电源系统干扰来源分析

输电线路分布式故障定位装置电源系统所面临的干扰来源复杂多样，主要可分为内部干扰和外部干扰两大类。

外部干扰方面，首先是电力系统正常运行及故障时产生的电磁辐射。输电线路上承载着高电压、大电流，尤其是在发生短路故障时，会产生极强的暂态电磁脉冲，通过空间辐射耦合到装置电源系统。其次，野外环境中的雷电干扰也是重要因素，雷电击中杆塔或线路时，会在周围空间产生强大的电磁场，并通过电磁感应在电源线路上形成浪涌电压和电流。此外，工业设备如附近的电动机、变压器等运行时产生的谐波干扰，以及无线通信设备的射频干扰，也可能对电源系统造成影响。

内部干扰主要源于装置内部的电子元件和电路工作过程。例如，数字电路中的高速开关信号会产生高频噪声，通过电源总线和地线传播，对模拟电路部分的电源造成干扰。电源模块自身的开关电源在工作时，由于功率开关管的高频开关动作，会产生开关噪声，这些噪声不仅会影响自身输出的稳定性，还可能通过传导和辐射方式干扰其他电路。另外，装置内部不同电路模块之间的接地策略不当，也可能导致地环路干扰，进而影响电源系统的正常工作。

二、电源系统抗干扰设计关键技术

（一）电源输入前端抗干扰设计

电源输入前端是抵御外部干扰的第一道防线，其设计的合理性直接影响后续电路的抗干扰效果。在电源输入端，可采用多级防护电路来抑制浪涌和过电压干扰。首先，安装气体放电管（GDT）作为第一级防护，它能有效泄放雷电等引起的大能量浪涌电流。在GDT之后，串联压敏电阻（MOV），利用其非线性特性，当输入电压超过阈值时迅速导通，将电压钳制在安全范围内，进一步吸收浪涌能量。为了限制浪涌电流的上升速率和持续时间，可在电路中串联自恢复保险丝（PPTC），当电路中出现过流时，PPTC的电阻迅速增大，限制电流大小，保护后续电路元件。

除了浪涌防护，还需在输入前端设置低通滤波器，即电源滤波器，以抑制差模和共模干扰。电源滤波器通常由电感和电容组成，差模电感串联在火线和零线（或正负极）之间，用于抑制差模干扰；共模电感则同时穿过火线和零线（或正负极），其两端分别并联共模电容接地，用于抑制共模干扰。通过合理选择滤波器的截止频率和插入损耗，可有效滤除电网中的高频干扰信号。

（二）电源变换与稳压电路设计

考虑到装置对电源的稳定性要求较高，可采用开关电源模块结合线性稳压器的方案。开关电源模块具有效率高、输出功率大等优点，但其输出纹波和噪声相对较大。因此，在开关电源模块的输出端，可并联大容量的电解电容和高频陶瓷电容，以滤除低频纹波和高频噪声。电解电容主要用于吸收低频纹波，而高频陶瓷电容则对高频噪声有较好的滤除效果，两者配合使用，可显著改善开关电源输出电压的平稳性。

对于对电源噪声敏感的电路模块，如模拟信号采集电路，可在开关电源输出之后再接入线性稳压器（LDO）。LDO具有输出纹波小、噪声低的特点，能够进一步净化电源，为敏感电路提供稳定可靠的直流电源。在选择LDO时，应关注其电源抑制比（PSRR）、线性调整率和负载调整率等参数，确保其在输入电压和负载变化时，仍能保持输出电压的稳定。

（三）接地与屏蔽设计

良好的接地和屏蔽设计是减少电磁干扰的重要措施。在接地设计方面，采用多点接地与单点接地相结合的方式。对于高频电路和数字电路，由于其工作频率高，地线阻抗对干扰的影响较大，宜采用多点接地，以缩短地线长度，降低阻抗。而对于低频模拟电路，则采用单点接地，避免形成地环路。同时，将电源地、信号地、屏蔽地等分开设置，通过一个公共接地点连接到大地，以减少不同类型地之间的干扰耦合。

屏蔽设计主要针对电磁辐射干扰。电源模块和相关电路应安装在金属屏蔽盒内，屏蔽盒采用导电性能良好的材料，如铝合金，并确保屏蔽盒的良好接地。屏蔽盒能够反射和吸收外部的电磁辐射，阻止其进入内部干扰电源电路；同时，也能防止内部电源电路产生的电磁辐射外泄，干扰其他电路。对于连接外部的电缆，如电源输入线，应采用带屏蔽层的电缆，并将屏蔽层可靠接地，以抑制电缆引入的外部干扰和向外辐射的内部干扰。

（四）PCB layout设计

PCB layout设计在电源系统抗干扰中起着至关重要的作用，合理的布局布线能够有效减少干扰的产生和传播。在布局时，应将电源电路与其他电路模块分开布置，特别是数字电路和模拟电路，避免数字电路的噪声通过PCB板上的导线耦合到电源电路。电源输入和输出部分的走线应尽量短而粗，以减少导线电阻和电感，降低压降和噪声干扰。

对于地线和电源线，应采用大面积敷铜的方式，以降低接地电阻和电源阻抗，提高电路的抗干扰能力。数字地和模拟地应分别敷铜，并在合适的位置单点连接。在开关电源等噪声源附近，应设置接地过孔，将噪声就近接地，避免噪声扩散。此外，在PCB板上，应尽量减少回路面积，特别是高频回路，因为回路面积越大，感应电磁干扰的能力越强。

三、电源系统抗干扰性能测试与验证

为确保电源系统抗干扰设计的有效性，需要进行全面的性能测试与验证。测试内容主要包括传导抗干扰测试和辐射抗干扰测试，以及电源系统在干扰环境下的输出稳定性测试。

传导抗干扰测试可按照相关标准，在电源输入端注入一定频率和幅度的干扰信号，通过监测电源输出电压的波动情况、装置的工作状态是否正常，来评估电源系统对传导干扰的抑制能力。辐射抗干扰测试则是将装置置于电磁辐射场中，模拟实际环境中的电磁辐射干扰，观察装置是否能正常工作，电源系统输出是否稳定。

此外，还需进行电源输出纹波和噪声测试，使用示波器测量电源输出端的纹波电压峰峰值和噪声频谱，确保其在设计指标范围内。在模拟不同干扰场景下，如输入电压波动、负载变化等情况，测试电源系统的动态响应特性，验证其稳压精度和瞬态调整能力。通过这些测试，能够全面评估电源系统的抗干扰性能，发现设计中可能存在的问题，并进行针对性的优化和改进。

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