CN105160172B - 一种确定gis变电站智能组件端口电磁骚扰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GIS变电站智能组件电磁骚扰的计算方法，包括步骤如下：步骤1：建立“传感器—二次电缆—智能组件”回路模型；步骤2：分别测量提取传感器、二次电缆、智能组件的宽频参数；步骤3：分别测量各传感器处的瞬态外壳电位升；步骤4：计算获得不同屏蔽层接地方式下的各传感器端口和智能组件各端口及端口间的电磁骚扰。本发明提供的一种GIS变电站智能组件端口电磁骚扰的计算方法，可建立客观全面的变电站二次系统回路模型，获得精确可靠的智能组件电磁骚扰数据，为变电站智能组件抗扰度标准的制订及抑制措施的提出提供有效依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种GIS变电站智能组件端口电磁骚扰的计算方法，属于变电站二次设备电磁兼容技术领域。
背景技术
智能化GIS设备的发展，使得GIS设备上集成了大量电子设备，如电子式互感器、状态传感器、操作控制器和集中单元等。这些电子设备通过二次电缆与GIS外壳附近汇控柜内的智能组件连接，电信号在智能组件中转换为光信号，然后由光缆上传至控制室。因此，GIS设备开关操作产生的特快速瞬态电磁过程主要经由“传感器-二次电缆-智能组件”这段电路对电子设备产生电磁影响。
GIS设备开关操作产生的特快速瞬态过电压在GIS内部的中心导杆和外壳内表面之间传播，遇到外壳不连续处，如盆式绝缘子及套管，在GIS壳体上将耦合行波，并在GIS壳体上传播，折反射和叠加，使得GIS上传感器和汇控柜内智能组件的地电位有一个很大的瞬态电位差，这一电位差施加在二次电缆两端，在其屏蔽层上产生瞬态电流，通过屏蔽电缆的转移阻抗在传感器和智能组件上产生电磁骚扰。
目前，国内外对变电站电子设备电磁兼容问题的计算研究集中在500kV及以下变电站，主要是对汇控柜到控制室段二次电缆的建模仿真，对变电站传感器到智能组件段的电磁兼容问题研究尚未见诸报道。尤其需要注意的是，目前已有的计算研究多是针对单通道传输线，而汇控柜智能组件处包括GIS管道各处传感器汇集而来的二次电缆，单通道传输线模型不能很好的描述这种情况。
发明内容
目的：在于提出了一种GIS变电站智能组件电磁骚扰的计算方法，可建立客观全面的变电站二次系统回路模型，获得精确可靠的智能组件电磁骚扰数据，为变电站智能组件抗扰度标准的制订及抑制措施的提出提供有效依据。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种GIS变电站智能组件端口电磁骚扰的计算方法，包括步骤如下：
步骤一：建立“传感器—二次电缆—智能组件”回路模型；
步骤二：分别测量提取传感器、二次电缆、智能组件的宽频参数；
步骤三：分别测量各传感器处的瞬态外壳电位升；
步骤四：计算获得不同屏蔽层接地方式下的各传感器端口和智能组件各端口及端口间的电磁骚扰。
所述步骤一中，根据变电站“传感器—二次电缆—智能组件”回路的实际尺寸及空间拓扑，初步建立回路模型。
所述步骤二中，将传感器及智能组件等效为两端口电路元件，用网络分析仪或阻抗分析仪，测量获得其阻抗频响特性；对二次电缆，选择变电站实际二次回路中所用的电缆型号，利用阻抗分析仪测量二次电缆终端短路和开路两种情况下各导体之间的输入阻抗，进而可以得到屏蔽电缆的单位长串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵。
所述步骤三中，利用变电站隔离开关操作测量各传感器处的瞬态外壳电位升时，一是采用的测量系统要保证整体屏蔽效能可靠及接地规范；二是要按照规范化测试方法测量瞬态外壳电位升。
为了防止GIS外壳周围电磁场对电压测量设备的电磁干扰，所述规范化测试方法为测量时应配置屏蔽箱，将电压测量设备放置在屏蔽箱内，测量系统要求屏蔽效能在0~100MHz内大于40dB；同时为了避免屏蔽箱因多点接地对测量结果产生影响，应先用绝缘垫将屏蔽箱支撑起来，再通过一根短导线将屏蔽箱单点接地。
所述规范化测试方法要求测量引线按照规定路径走线，即要求测量引线需紧贴GIS外壳及金属支架铺设，确保与GIS接地支架的闭合回路面积趋于0。
所述步骤四中，应用频域传输线网络法求解变电站各传感器端口间电磁骚扰、各智能组件端口间电磁骚扰及各传感器端口与各智能组件端口之间电磁骚扰；需根据不同屏蔽层接地方式计算，所述屏蔽层接地方式包括以下4种：
（1）、二次电缆屏蔽层双端浮地；
（2）、二次电缆屏蔽层在汇控柜智能组件处单端接地；
（3）、二次电缆屏蔽层在传感器处单端接地；
（4）、二次电缆屏蔽层双端接地。
所述智能组件各端口间电磁骚扰包括：各端口芯线间骚扰电压uwire和骚扰电流iwire、屏蔽层间骚扰电压ushield和骚扰电流ishield、以及芯线对屏蔽层骚扰电压uwire-shield和骚扰电流iwire-shield。
有益效果：本发明提供的一种GIS变电站智能组件端口电磁骚扰的计算方法，可建立客观全面的变电站二次系统回路模型，获得精确可靠的智能组件电磁骚扰数据，为变电站智能组件抗扰度标准的制订及抑制措施的提出提供有效依据。
附图说明
图1是本发明提供的GIS变电站智能组件电磁骚扰的计算方法流程图；
图2是变电站“传感器—二次电缆—智能组件”回路模型示意图；
图3是传感器处瞬态外壳电位升测量接线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本发明提供的一种GIS变电站智能组件电磁骚扰的计算方法，流程如图1所示，包括步骤如下：
步骤1：建立“传感器—二次电缆—智能组件”回路模型；
步骤2：分别测量提取传感器、二次电缆、智能组件的宽频参数；
步骤3：分别测量各传感器处的瞬态外壳电位升；
步骤4：计算获得不同屏蔽层接地方式下的各传感器端口和智能组件各端口及端口间的电磁骚扰。
如图2所示，步骤1中，根据变电站“传感器—二次电缆—智能组件”回路的具体尺寸及空间拓扑，初步建立回路模型。传输线p、q、r分别为变电站中的三段二次电路，其中1-4分别对应二次电缆的4根芯线、5-6分别对应屏蔽层、铠装，7对应包塑金属软管，电路还包括两端的传感器、汇控柜箱体，这里忽略箱体对传输线的影响。它们与大地组成“7+1”传输线。传输线屏蔽层统一在汇控柜单点接地。将地电位升对该传输线模型的耦合等效为：传感器对地加入试验中A、B、C各点所测的瞬态外壳电位升；并假设汇控柜处无地电位升。二次电缆的单位长参数由试验测量获得；各传感器处的接地阻抗可以由测量或计算提取；汇控柜处的接地阻抗假设为0.1Ω。
步骤2中，将传感器及智能组件等效为两端口电路元件，用网络分析仪或阻抗分析仪，测量获得其阻抗频响特性；对二次电缆，选择变电站实际二次回路中所用的电缆型号，利用阻抗分析仪测量二次电缆终端短路和开路两种情况下各导体之间的输入阻抗，进而可以得到屏蔽电缆的单位长串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵。
如图3所示，步骤3中，利用变电站隔离开关操作测量各传感器处的瞬态外壳电位升时，一是采用的测量系统要保证整体屏蔽效能可靠及接地规范；二是要按照规范化测试方法测量瞬态外壳电位升。
其中，为了防止GIS外壳周围电磁场对电压测量设备的电磁干扰，测量时应配置屏蔽箱，将电压测量设备放置在屏蔽箱内，测量系统要求屏蔽效能在0~100MHz内大于40dB。同时为了避免屏蔽箱因多点接地对测量结果产生影响，应先用绝缘垫将屏蔽箱支撑起来，再通过一根短导线将屏蔽箱单点接地。
其中，规范化测试方法要求测量引线按照规定路径走线，即要求测量引线需紧贴GIS外壳及金属支架铺设，如图3中的测量引线路径ABG所示，确保与GIS接地支架的闭合回路面积趋于0。
步骤4中，应用频域传输线网络法求解变电站各传感器端口和智能组件各端口及端口间电磁骚扰，需计算的不同屏蔽层接地方式，包括以下4种：
1、二次电缆屏蔽层双端浮地；
2、二次电缆屏蔽层在汇控柜智能组件处单端接地；
3、二次电缆屏蔽层在传感器处单端接地；
4、二次电缆屏蔽层双端接地。
需计算的智能组件各端口间的电磁骚扰包括：各端口芯线间骚扰电压uwire和骚扰电流iwire、屏蔽层间骚扰电压ushield和骚扰电流ishield、以及芯线对屏蔽层骚扰电压uwire-shield和骚扰电流iwire-shield。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种确定GIS变电站智能组件端口电磁骚扰的方法，其特征在于：包括步骤如下：
步骤一：建立“传感器—二次电缆—智能组件”回路模型；
步骤二：分别测量提取传感器、二次电缆、智能组件的宽频参数；
步骤三：分别测量各传感器处的瞬态外壳电位升；
步骤四：计算获得不同屏蔽层接地方式下的各传感器端口和智能组件各端口及端口间的电磁骚扰；
所述步骤一中，根据变电站“传感器—二次电缆—智能组件”回路的实际尺寸及空间拓扑，初步建立回路模型；回路模型包括：二次电路的七根传输线其中四根分别对应二次电缆的四根芯线、两根传输线分别对应屏蔽层、铠装，一根对应包塑金属软管，传感器通过传输线与汇控柜箱体相连接，传输线屏蔽层统一在汇控柜单点接地；将地电位升对该传输线模型的耦合等效为：传感器对地加入试验中各点所测的瞬态外壳电位升；并假设汇控柜处无地电位升；二次电缆的单位长参数由试验测量获得；各传感器处的接地阻抗可以由测量或计算提取；汇控柜处的接地阻抗假设为0.1Ω；
所述步骤二中，将传感器及智能组件等效为两端口电路元件，用网络分析仪或阻抗分析仪，测量获得其阻抗频响特性；对二次电缆，选择变电站实际二次回路中所用的电缆型号，利用阻抗分析仪测量二次电缆终端短路和开路两种情况下各导体之间的输入阻抗，进而可以得到屏蔽电缆的单位长串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；
所述步骤三中，利用变电站隔离开关操作测量各传感器处的瞬态外壳电位升时，一是采用的测量系统要保证整体屏蔽效能可靠及接地规范；二是要按照规范化测试方法测量瞬态外壳电位升；
为了防止GIS外壳周围电磁场对电压测量设备的电磁干扰，测量时应配置屏蔽箱，将电压测量设备放置在屏蔽箱内，测量系统要求屏蔽效能在0-100MHz内大于40dB；同时为了避免屏蔽箱因多点接地对测量结果产生影响，应先用绝缘垫将屏蔽箱支撑起来，再通过一根短导线将屏蔽箱单点接地；
所述规范化测试方法要求测量引线按照规定路径走线，即要求测量引线需紧贴GIS外壳及金属支架铺设，确保与GIS接地支架的闭合回路面积趋于0；
所述步骤四中，应用频域传输线网络法求解变电站各传感器端口间电磁骚扰、各智能组件端口间电磁骚扰及各传感器端口与各智能组件端口之间电磁骚扰；需根据不同屏蔽层接地方式计算，所述屏蔽层接地方式包括以下4种：
a、二次电缆屏蔽层双端浮地；
b、二次电缆屏蔽层在汇控柜智能组件处单端接地；
c、二次电缆屏蔽层在传感器处单端接地；
d、二次电缆屏蔽层双端接地；
所述智能组件各端口间电磁骚扰包括：各端口芯线间骚扰电压uwire和骚扰电流iwire、屏蔽层间骚扰电压ushield和骚扰电流ishield、以及芯线对屏蔽层骚扰电压uwire-shield和骚扰电流iwire-shield。
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