CN102944800B - 一种高压电器电磁辐射发射型式试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压电器电磁辐射发射型式试验系统，包括主控机、大电流变换装置，以及双层转台，其中，所述双层转台包括上层转台和下层转台，所述上层和下层转台之间通过支撑件支撑，在所述支撑件内部嵌有电缆通道，所述上层转台上放置试品（EUT），所述下层转台上放置所述大电流变换装置，所述主控机控制上层转台的转动；所述主控机的输入端连接有EMI接收机，所述EMI接收机的输入端连接有接收天线。

Description

一种高压电器电磁辐射发射型式试验系统

技术领域

本发明涉及高压电器电磁兼容试验技术领域，特别涉及一种高压电器电磁辐射发射型式试验方法及系统。

背景技术

传统的高压电器设备对电磁兼容性的考虑主要侧重于传导抗扰度，比如浪涌抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、振荡波抗扰度、电压暂降跌落和短时中断抗扰度等，几乎不考虑设备对外界的干扰，无论是传导干扰还是辐射干扰，因此电磁兼容型式试验中都没有对此提出明确的要求。

随着智能电网的提出，许多传统的高压电器设备都融入了汇集多种功能的电子部件，这些功能包括测量、控制、通信和在线数据处理等，形成了强弱电共存的新型高压电器。与此相应，对这种新型高压电器电磁兼容型式试验的要求也提高了，在原有试验项目基础上，增加了许多新的项目，其中在试验方法上最引高压电器行业关注的是辐射发射（简称RE）试验项目，需要检验EUT通过空间对外产生的辐射骚扰电场强度（V/m或者dBμV/m）。要完成该项目，国内现有电磁兼容试验方法和系统难以胜任，针对这种现状，本发明提出了一种新型的高压电器RE型式试验方法及系统，用于满足这种工程上的迫切需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种高压电器电磁辐射发射型式试验系统，形成一套满足高压电器RE型式试验的新系统并在工程中推广应用。

为了达到以上目的，本发明采取如下技术方案予以实现：

一种高压电器电磁辐射发射型式试验系统，其特征在于：包括主控机、大电流变换装置，以及双层转台，其中，所述双层转台包括上层转台和下层转台，所述上层和下层转台之间通过支撑件支撑，在所述支撑件内部嵌有电缆通道，所述上层转台上放置ETU，所述下层转台上放置所述大电流变换装置，所述主控机控制上层转台的转动；所述主控机的输入端连接有EMI接收机，所述EMI接收机的输入端连接有接收天线。

作为本发明的一种优选实施例，所述大电流变换装置包括三台变压器、三台多磁路柜、一台控制柜，以对输入的交流实现整流、降压和升流变换，输出为满足EUT需要的直流大电流；

作为本发明的一种优选实施例，所述转台室壁上安装有电源滤波器，防止大电流转换装置与配电室之间的谐波串扰；

作为本发明的一种优选实施例，所述试验系统进一步包括有双层屏蔽暗室，该双层屏蔽暗室包括：暗室、控制室、功放室、传导室和转台室，所述双层转台设置在转台室内；

作为本发明的一种优选实施例，所述暗室除地面外敷设有吸波材料，形成低电磁反射室；

作为本发明的一种优选实施例，所述暗室、控制室、功放室及传导室位于同一个水平面，所述转台室位于暗室正下方，低于暗室；

作为本发明的一种优选实施例，所述双层转台的上台面与暗室地面平齐，下层转台安装于转台室的地面上。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：本发明通过大电流变换装置为EUT提供高达15KA的大电流，EUT与大电流变换装置随转台同步转动，整个试验过程由主控机完全控制，不需要试验人员手动设置。

附图说明

图1专用双层转台结构原理图。

图2双层屏蔽暗室结构示意图。

图3是双层屏蔽暗室另一角度的结构示意图。

图4大电流滤波及转换装置原理图。

图5高压电器RE试验系统原理图。

图中：1、主控机；3、转台控制光纤；4、驱动及控制器；5、上层转台（直径7米，可定制）；6、支撑件；7、下层转台（直径6米，可定制）；8、屏蔽门（供试验人员进出）；9、控制室；10、功放室；11、传导室；12、吸波材料；13、暗室；14、转台室；15、屏蔽门（供EUT进出）；16、电源滤波器（1kA/相）；17、配电室；18、输入电源线，包括1kA/相和20A/相两种，前者输出到变压器，后者输入到控制柜；19、大电流变换装置的控制柜专用光纤；20、电源滤波器（20A/相）；21、大电流变换装置；22、大电流接线端子；29、EMI接收机；30、50欧姆同轴电缆；31、墙面转接板（包括N型、BNC型或SMA型）；32、接收天线（包括双锥天线、对数周期天线）；33、EUT。

具体实施方案

本发明包括以下几个内容

1、提出新型高压电器RE试验方法

高压电器辐RE型式试验中，需要为EUT提供必需的大电流（约15kA左右），并且需在试验过程中旋转EUT到任意角度以搜寻最大干干扰方位。当前，为了达到这个试验目的，需将接收天线绕EUT旋转一周，试验周期很长，而且试验中需要试验人员频繁介入（挪移天线），十分不方便，且容易引入随机误差，比如天线位置放置不精确引入的误差等。

本发明提出的新型试验方法是：①试验中给EUT供给高达15kA的大电流；②EUT与大电流转换装置可随转台同步转动；③通过主控机控制大电流转换装置，不需试验人员手动设置。

2、研制专用硬件装置

要实现上述试验方法，需要研制三套关键硬件装置：专用双层转台、双层屏蔽暗室以及大电流滤波及转换装置，分别阐述如下：

（1）专用双层转台

研制双层转台的目的在于：①既可以支撑EUT，也须支撑大电流转换装置；②EUT和大电流转换装置能保持同步转动；③为EUT转动中提供大电流。

传统上，用于RE试验的转台只具有单层结构，用以支撑EUT，但不能同时支撑大电流转换装置，当然也不能实现上述②③。

为了达到上述目的，研制了专用的双层转台，如图1所示。上层转台5支撑EUT，最大承重为8吨（可定制）；下层转台7支撑大电流变换装置21，最大承重为7吨（可定制）；上下层之间通过钢构件连接为一体，以实现同步转动；大电流变换装置21对输入的交流电压（三相、50Hz、380V、1kA/相）进行整流、降压和升流后，输出直流大电流（24~48V,15kA）供给EUT。另外，为便于计算机控制，该配置了计算机控制接口，通过专用光纤与计算机通信。

（2）双层屏蔽暗室

为了保证高压电器RE型式试验结果具有良好的复现性，试验需要在具有良好电磁环境电平的条件下进行，一般要求低于对应限值10dB,最多放宽至低于对应限值6dB，因此需要建立屏蔽暗室。另外，建立的屏蔽暗室还需要对研制的双层转台提供合理的安装空间。

能实现上述两个目的的专用屏蔽暗室如图2所示。暗室13、控制室9、功放室10及传导室11位于同一个水平面上，转台室14位于暗室13正下方，低于暗室水平面3.6米（即转台室高为3.6米）。上述五室都是用镀锌钢板拼接而成的屏蔽室，屏蔽效能达到国家标准的最高要求（C级）。双层转台安装于暗室13和转台室14内，双层转台的上层转台5与暗室地面平齐，用于放置EUT，下层转台7安装于转台室的地面上，大电流转换装置放置在下层转台台面上。

（3）大电流滤波及转换装置

配电室提供的交流电源不能满足EUT对直流大电流的需要，因此需要对其进行整流、降压和升流处理；另外，为了避免电网谐波对EUT试验的影响，同时也为了避免大电流转换装置工作中产生的谐波通过配电室反馈到电网，应该在配电室与大电流转换装置之间进行电气隔离。

为了达到上述两个目的，研制了专用的大电流滤波及转换装置，如图3所示。大电流转换装置包括三台变压器、三台多磁路柜（含调压器）、一台控制柜，可对输入的交流实现整流、降压和升流变换，输出为满足EUT需要的直流大电流（24~48V，15kA）；为了防止大电流转换装置与配电室之间的谐波串扰，在转台室壁上安装了专用的电源滤波器16、20，其中供给变压器的电流为1kA/相，供给控制柜的较小，为20A/相。

3、集成新型高压电器RE试验系统

将上述研制的专用硬件装置按照第1部分提出的方法集成，得到可以自动完成高压电器RE试验的新型试验系统，如图5所示。

主控机通过转台控制光纤3控制下层转台上的驱动及控制器4驱动转台转动，同时通过大电流变换装置的控制柜专用光纤19控制大电流转换装置，产生需要的电流供给EUT；计算机控制EMI接收机29，将接收天线32获得的EUT干扰频谱数据读进计算机中，进行数据处理，并出具原始记录（或报表）。

下面结合附图对本发明试验系统进行详细阐述：

图1给出了双层转台的结构原理图，由上层台面5和下层台面7形成双台面，上层台面5支撑EUT33（承重8吨，可定制），下层台面7支撑大电流变换装置（控制柜、变压器和多磁路柜，承重7吨，可定制）；上层台面5和下层台面7通过钢构件的支撑件6连接起来，形成一个整体，提供对上层台面5支撑的同时保证上层台面5和下层台面7同步转动，另外，支撑件6中内嵌一个电缆通道，以便将下层台面7产生的大电流传递到上层台面5上的EUT；驱动及控制器4为转台传动机构及控制器，驱动转台转动并提供计算机程控接口；主控机1通过控制光纤3控制转台的转动，实现对转台的自动控制。

图2给出了双层屏蔽暗室结构示意图，包括暗室13、控制室9、功放室10、传导室11和转台室14共计五间屏蔽室，其中暗室13除地面外都敷设特制的吸波材料，形成低电磁反射室（即暗室）；暗室13、控制室9、功放室10、传导室11位于同一平面上，转台室14位于暗室13的正下方，下沉3.6米；双层转台安装于暗室13和转台室14内，RE试验在暗室13内进行，试验人员在控制室9中控制试验过程；功放室10用于高压电器其他电磁兼容试验所需的功率放大器，传导室11用于高压电器其他传导试验；另外，屏蔽门8用于试验人员进出屏蔽室，屏蔽门15用于EUT进出暗室。

图3给出了大电流滤波及转换装置原理图，包括滤波、大电流转换及程控三部分。其中，滤波由配电室17、输入电源线18、电源滤波器16、20组成，将转台室14与配电室17进行电气隔离，避免电源线上的干扰互串；大电流转换装置由控制柜、变压器和多磁路柜和大电流接线端子22组成，大电流转换装置21将工频电流（三相、50Hz、380V、1kA/相）转换为EUT需要的直流大电流（24~48V，15kA），在大电流接线端子22处接上合适的引流排（比如铜排），通过支撑件6，将大电流引入暗室13，供给EUT。

图5给出了完成高压电器RE试验系统的试验原理图，EUT放置在上层转台5上，通过接收天线32获取EUT产生的干扰电场，经墙面转接板31和50欧姆同轴电缆30传递到EMI接收机29上进行频谱分析，然后主控机1将读取频谱数据进行数据处理，形成原始记录（或出具报表）；在此过程中，主控机可以通过设置大电流变换装置参数，控制大电流的产生和大小；主控机可以设置双层转台参数，控制转台的转动方向（顺时针或逆时针）和转速大小，以确定EUT最大干扰方位。

有益效果：

1.针对高压电器RE试验要求，提出了一种新型的型式试验方法，该方法解决了现有方法上的三个不足，为行业提供了新思路：①试验中给EUT供给高达15kA的大电流；②EUT与大电流转换装置可随转台同步转动；③通过软件控制大电流转换装置，不需试验人员手动设置。

2.研制出三套专用硬件装置：双层转台、双层屏蔽暗室、大电流滤波及转换装置，系统解决了大电流产生、EUT与大电流转换装置同步转动、双层转台安装及防止干扰互串等一系列工程难题，奠定了新型试验方法的硬件基础。

3.研制出了高压电器RE专用测量软件，该软件不但具有传统软件的所有功能，还特别增加了对大电流转换装置的自动控制，大大提高了试验效率和试验质量（降低随机误差）；另外，该软件因采用了IVI-Driver技术和混合总线技术（支持RS-232、GPIB、LAN或USB），相比于传统的RE测量软件，在程控仪器互换上得到了极大提高，使得不需要更改软件代码就可以支持所有主流测试仪器。

4.研制成功新型试验系统，是国内首套投入工程应用的系统，也适用于同行业的其他单位，或略作改造，推广到其他行业。

Claims (4)

1.一种高压电器电磁辐射发射型式试验系统，其特征在于：包括主控机(1)、大电流变换装置(21)，以及双层转台，其中，所述双层转台包括上层转台(5)和下层转台(7)，所述上层和下层转台之间通过支撑件(6)支撑，在所述支撑件内部嵌有电缆通道，所述上层转台上放置EUT，所述下层转台上放置所述大电流变换装置(21)，所述主控机控制下层转台的转动；所述主控机的输入端连接有EMI接收机(29)，所述EMI接收机的输入端连接有接收天线(32)；所述试验系统进一步包括有双层屏蔽暗室，该双层屏蔽暗室包括：暗室(13)、控制室(9)、功放室(10)、传导室(11)和转台室(14)，所述双层转台设置在转台室内；所述暗室(13)、控制室(9)、功放室(10)及传导室(11)位于同一个水平面，所述转台室(14)位于暗室(13)正下方，低于暗室；所述双层转台的上台面与暗室地面平齐，用于放置EUT，下层转台安装于转台室的地面上，大电流转换装置放置在下层转台台面上。

2.如权利要求1所述的一种高压电器电磁辐射发射型式试验系统，其特征在于：所述大电流变换装置包括三台变压器、三台多磁路柜、一台控制柜，以对输入的交流实现整流、降压和升流变换，输出为满足EUT需要的直流大电流。

3.如权利要求1所述的一种高压电器电磁辐射发射型式试验系统，其特征在于：转台室壁上安装有电源滤波器，防止大电流转换装置与配电室之间的谐波串扰。

4.如权利要求1所述的一种高压电器电磁辐射发射型式试验系统，其特征在于：所述暗室(13)除地面外敷设有吸波材料，形成低电磁反射室。