區域網路為什麼會丟包？ 有不同的選項：預留配置不正確、網路無法應對負載或 LAN 處於「風暴」狀態。 但原因並不總是在於網路層。
Arktek LLC 公司為 Apatit JSC 的 Rasvumchorrsky 礦場製造了基於 .
網路的某一部分出現問題。 FL SWITCH 3012E-2FX 交換器之間 – 和 FL SWITCH 3006T-2FX – 通訊管道極不穩定。
這些設備透過一條鋪設在一個通道中的銅電纜連接到一條 6 kV 電力電纜。 電源線會產生強烈的電磁場，產生幹擾。 傳統的工業交換器沒有足夠的抗噪能力，因此會遺失一些資料。
當兩端安裝 FL SWITCH 3012E-2FX 交換器 – ，連接已穩定。 這些開關符合 IEC 61850-3 標準。 除此之外，該標準的第 3 部分描述了安裝在發電廠和變電站中的設備的電磁相容性 (EMC) 要求。
為什麼 EMC 改進後的交換器性能更好？
EMC－一般規定
事實證明，區域網路上資料傳輸的穩定性不僅受到設備配置是否正確和傳輸資料量的影響。 丟包或開關損壞可能是由電磁幹擾引起的：在網路設備附近使用的無線電、附近鋪設的電源線或在短路期間斷開電路的電源開關。
無線電、電纜和開關是電磁幹擾源。 增強型電磁相容性 (EMC) 開關設計用於在受到這種幹擾時正常運作。
電磁幹擾有兩種：感應式和傳導式。
感應幹擾透過電磁場「透過空氣」傳播。 這種幹擾也稱為輻射或輻射干擾。
傳導幹擾透過導體傳輸：電線、接地線等。
當暴露於強大的電磁場或磁場時，就會發生感應幹擾。 傳導幹擾可能是由開關電流電路、雷擊、脈衝等引起的。
與所有設備一樣，開關也會受到感應雜訊和傳導雜訊的影響。
讓我們看看工業設施中的不同幹擾源，以及它們會產生什麼樣的干擾。
幹擾源
無線電發射設備（對講機、行動電話、焊接設備、感應爐等）
任何設備都會發射電磁場。 此電磁場以感應和傳導方式影響設備。
如果產生的磁場夠強，它會在導體中產生電流，從而擾亂訊號傳輸過程。 非常強的干擾可能導致設備關閉。 這樣，就出現了感應效應。
操作人員和保全人員使用手機和對講機相互通訊。 固定廣播和電視發射器在設施內運作；藍牙和 WiFi 設備安裝在行動設施上。
所有這些設備都是強大的電磁場產生器。 因此，為了在工業環境中正常工作，交換器必須能夠承受電磁幹擾。
電磁環境由電磁場的強度決定。
當測試開關對電磁場感應效應的抵抗力時，開關上會感應出 10 V/m 的磁場。 在這種情況下，交換器必須功能齊全。
開關內的任何導體以及任何電纜都是被動接收天線。 無線電發射設備可能會在 150 Hz 至 80 MHz 頻率範圍內產生傳導電磁幹擾。 電磁場在這些導體中感應出電壓。 這些電壓反過來會產生電流，從而在開關中產生雜訊。
為了測試交換器的傳導 EMI 抗擾度，需要向資料連接埠和電源連接埠施加電壓。 GOST R 51317.4.6-99 將高水平電磁輻射的電壓值設定為 10 V。 在這種情況下，交換器必須功能齊全。
電源線、電源線、接地電路中的電流
電源線、電源線和接地電路中的電流會產生工業頻率 (50 Hz) 的磁場。 暴露在磁場中會在閉合導體中產生電流，這就是乾擾。
工頻磁場分為：
- 正常工作條件下由電流引起的恆定且強度相對較低的磁場；
- 緊急情況下由電流引起的強度相對較高的磁場，作用時間很短，直到觸發設備。
測試開關在工頻磁場中的穩定性時，長時間施加100A/m的磁場，並持續施加1000A/m的磁場3s。 測試時，開關應功能齊全。
相較之下，傳統家用微波爐產生的磁場強度高達 10 A/m。
雷擊、電網緊急狀況
雷擊也會對網路設備造成乾擾。 它們持續的時間並不長，但其強度可達數千伏特。 這種幹擾稱為脈衝幹擾。
脈衝雜訊可應用於交換器的電源連接埠和資料連接埠。 由於過電壓值較高，它們會破壞設備的功能並完全燒毀設備。
雷擊是脈衝雜訊的一種特殊情況。 它可以歸類為高能量微秒脈衝雜訊。
雷擊可以有不同的類型：對外部電壓電路的雷擊、間接雷擊、對地面的雷擊。
當雷擊到外部電壓電路時，由於外部電路和接地電路流過較大的放電電流，從而產生幹擾。
間接雷擊被認為是雲間的閃電放電。 在此類撞擊過程中，會產生電磁場。 它們在電氣系統的導體中感應電壓或電流。 這就是造成乾擾的原因。
當閃電擊中地面時，電流會流過地面。 它會在車輛接地系統中產生電位差。
開關電容器組也會產生完全相同的干擾。 這種切換是切換瞬態過程。 所有開關瞬變都會產生高能量微秒脈衝雜訊。
保護裝置工作時電壓或電流的快速變化也會導致內部電路產生微秒脈衝雜訊。
為了測試開關的抗脈衝雜訊能力，需要使用特殊的測試脈衝產生器。 例如，UCS 500N5。 此發生器向被測開關連接埠提供各種參數的脈衝。 脈衝參數取決於所執行的測試。 它們在脈衝形狀、輸出電阻、電壓和曝光時間方面可能有所不同。
在微秒脈衝雜訊抗擾度測試期間，2 kV 脈衝施加到電源連接埠。 對於數據連接埠 - 4 kV。 測試時假設運行可能會中斷，但乾擾消失後會自行恢復。
無功負載的切換、繼電器接點的「彈跳」、交流電整流時的切換
電氣系統中可能會發生各種開關過程：感性負載的中斷、繼電器接點的開啟等。
這種切換過程也會產生脈衝噪音。 它們的持續時間範圍從一納秒到一微秒。 這種脈衝噪音稱為奈秒脈衝噪音。
為了進行測試，奈秒脈衝串被送到開關。 脈衝被提供給電源連接埠和資料連接埠。
電源連接埠提供 2 kV 脈衝，資料連接埠提供 4 kV 脈衝。
在奈秒突發噪音測試期間，開關必須功能齊全。
來自工業電子設備、濾波器和電纜的噪聲
如果開關安裝在配電系統或電力電子設備附近，可能會在其中感應出不平衡電壓。 這種幹擾稱為傳導電磁幹擾。
傳導幹擾的主要來源有：
- 配電系統，包括直流和 50 Hz；
- 電力電子設備。
依幹擾源的不同，分為兩類：
- 恆定電壓和頻率為 50 Hz 的電壓。 配電系統中的短路和其他幹擾會產生基頻幹擾；
- 頻率範圍為 15 Hz 至 150 kHz 的電壓。 這種幹擾通常是由電力電子系統產生的。
為了測試開關，電源和資料連接埠連續提供 30V 的 rms 電壓，並持續 300 s 的 1V rms 電壓。 這些電壓值對應於GOST測試的最高嚴格程度。
如果設備安裝在惡劣的電磁環境中，則必須承受此類影響。 其特點是：
- 被測設備將連接到低壓電網和中壓線路；
- 裝置將連接至高壓設備的接地系統；
- 使用電源轉換器將大量電流注入接地系統。
車站或變電站也有類似的情況。
電池充電時交流電壓整流
整流後，輸出電壓始終脈動。 即電壓值隨機或週期性變化。
如果開關由直流電壓供電，大電壓漣波會擾亂設備的運作。
通常，所有現代系統都使用特殊的抗混疊濾波器，且漣波水平不高。 但當供電系統中安裝了電池時，情況就改變了。 電池充電時，漣波會增加。
因此，也必須考慮到這種幹擾的可能性。
結論
具有改進的電磁相容性的交換器可讓您在惡劣的電磁環境中傳輸資料。 在文章開頭的 Rasvumchorr 礦井的例子中，資料電纜暴露在強大的工頻磁場中，並在 0 至 150 kHz 頻段傳導幹擾。 傳統的工業交換器無法應付這種情況下的資料傳輸，導致丟包。
電磁相容性改善的開關在受到以下乾擾時仍能正常運作：
- 射頻電磁場；
- 工業頻率磁場；
- 奈秒脈衝噪音；
- 高能微秒脈衝雜訊；
- 射頻電磁場引起的傳導幹擾；
- 頻率範圍為 0 至 150 kHz 的傳導幹擾；
- 直流電源電壓漣波。
來源： www.habr.com