CN106680549A - 一种gis暂态模拟电磁骚扰源 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种GIS暂态模拟电磁骚扰源，包括升压变压器U1、电源侧模拟电容C1、断路器、电源侧出线套管A2、球隙、隔离开关、负载侧出线套管A1和负载侧模拟电容；断路器、球隙和隔离开关串接于电源侧出线套管A2和负载侧出线套管A1之间，形成主回路；升压变压器U1的输出端连接电源侧出线套管A2；电源侧模拟电容C1连接电源侧出线套管A2，用于模拟实际变电站电源侧电容值；负载侧模拟电容C2连接负载侧出线套管A1，用于模拟实际变电站GIS出线负载侧电容值。本发明能够模拟GIS中断路器、隔离开关分合过程所产生的暂态电磁骚扰过程、特快速瞬态过电压VFTO过程，以及地电位抬升过程等，能够真实的模拟电子设备所处真实电磁环境，使得测试结果更加真实可靠。

Description

一种GIS暂态模拟电磁骚扰源

技术领域

本发明属于高电压与绝缘技术领域，特别涉及一种GIS暂态模拟电磁骚扰源。

背景技术

随着电力工业迅速发展、变电站电压等级不断提高，基于微电子检测技术和计算机控制技术的弱电设备被越来越广泛地应用于变电站，电磁兼容不再仅仅是一个与电气利用相关的技术问题，而已成为一个对社会安全稳定、生存环境的质量保障等具有重要意义的社会、经济问题。

智能电网的信息化、自动化、互动化“三化”特征以电子技术、自动化技术和光通信技术为基础。随着智能电网大规模建设的展开，电网系统将向更深入的智能化方向发展，电力设备一、二次融合是必然趋势。智能设备和装置的应用规模大幅上升，特别是新一代智能变电站，包括隔离断路器、电子式互感器、在线监测、智能组件、智能终端，计量及电能质量监测等智能电子装备开始批量应用；另外，国家电网公司已经将继电保护装置就地化、小型化技术研究和应用确定为智能电网技术的发展方向，但目前这些电子设备的应用都存在复杂电磁工况下的运行安全可靠性问题，这已经成为制约我国建设坚强智能电网的瓶颈之一。国家电网公司统计，智能电网发展初期，80％以上的智能站都发生了由于电磁暂态过程造成的故障，出现以上问题的主要原因是：目前国内对智能电器和在线监测装置的测试试验标准都是以GB/T 17626系列标准为基本标准，但该标准是针对远离一次的传统二次设备而制定的检测标准，不适用于目前就地、户外、贴近一次设备安装方式的一二次融合电子设备，存在试验中的参数不能完全满足现场工况；单一参数的试验强度，低于现场同时多参数叠加的强度；元件级试验结果不能完全反映系统级试验结果等问题，从而造成了现场应用的就地化电子设备出现暂态电磁干扰故障的情况成为了大概率事件。

随着继电保护设备制造水平的提升，保护装置已经具备贴近一次设备就地化布置的技术基础和工程实施条件。国家电网公司已经将继电保护就地化、小型化技术研究和应用确定为保护技术的发展方向。就地、户外、贴近一次设备的安装方式，对保护装置的EMC性能适应性提出了更高的要求，特别是就地化保护对GIS变电站开关操作引起的VFTO电磁骚扰的适应性有待研究。以VFTO为骚扰源的电磁骚扰幅值大、频率高，可通过传导、感应和辐射方式耦合进继电保护等二次设备端口，影响二次系统正常工作。目前GIS变电站中已经发生了多起VFTO对保护、监测系统、合并单元、网络通讯等二次设备的干扰故障，严重的甚至导致线路保护闭锁事故。特高压交流试验示范工程投运时，因担心VFTO对二次设备的干扰影响，特高压GIS隔离开关一直未带电操作，给系统运行带来了极大不便。因此，迫切需要建立VFTO电磁暂态试验平台，开展对就地化保护装置的干扰影响及测试技术研究。

目前，用于电力系统电子设备的基础标准是GB17626电磁兼容试验和测量技术系列标准，GB17626标准是等效采用IEC61000电磁兼容试验和测量技术标准，最新IEC61000标准是在2000年左右颁布实施。就地化电子设备的电磁兼容试验是按GB17626有关条款进行试验。目前存在的突出问题是：与GIS相关的就地化电子设备按标准通过了电磁兼容试验并试验结果合格，但用于变电站实际应用中出现了较高的电磁防护故障率，为此需要对变电站的GIS实际暂态电磁环境进行测试、分析研究，以掌握GIS中及附近电子设备应用的真实电磁环境，改进电磁兼容试验方法和标准，使电子设备按改进的电磁兼容试验方法及标准进行试验后，其电磁兼容性满足安全稳定的运行要求。因此急需能够应用于GIS的暂态模拟电磁骚扰源的研制。

因此，研究GIS暂态电磁模拟骚扰源对我国建设坚强智能电网国具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GIS暂态模拟电磁骚扰源，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种GIS暂态模拟电磁骚扰源，包括升压变压器U1、电源侧模拟电容C1、断路器、电源侧出线套管A2、球隙、隔离开关、负载侧出线套管A1和负载侧模拟电容；

断路器、球隙和隔离开关串接于电源侧出线套管A2和负载侧出线套管A1之间，形成主回路；

升压变压器U1的输出端连接电源侧出线套管A2，用于提供电磁骚扰电源；

电源侧模拟电容C1连接电源侧出线套管A2，用于模拟实际变电站电源侧电容值；

负载侧模拟电容C2连接负载侧出线套管A1，用于模拟实际变电站GIS出线负载侧电容值。

进一步的，主回路中串有若干接试品。

进一步的，主回路中串接有三个试品，包括位于球隙和断路器之间的第一试品、球隙与隔离开关之间的第二试品、隔离开关和负载侧出线套管A1之间的第三试品。

进一步的，电源侧出线套管A2和负载侧出线套管A1上各设有一个电子式暂态电压电流互感器。

进一步的，试品、断路器、球隙和隔离开关串接于GIS本体内。

进一步的，电源侧出线套管A2和负载侧出线套管A1中一个固定在底座上，另一个通过轨道滑动设置在底座上。

进一步的，做隔离开关骚扰试验试验时，将断路器闭合，球隙间隙调整为0，通过关合隔离开关放电，产生磁场，对试品进行抗干扰能力检测。

进一步的，将隔离开关闭合，调整球隙间隙，通过关合断路器，在球隙处放电，形成磁场，对试品进行抗干扰能力检测。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明能够模拟GIS中断路器、隔离开关分合过程所产生的暂态电磁骚扰过程、特快速瞬态过电压VFTO过程，以及地电位抬升过程等，输出几十MHz的高强度电磁骚扰源，组装方便、操作简单与测试安全、精度高；可用于电力系统中GIS中电子设备及其附近就地化继电保护装置抗扰度试验的模拟电磁骚扰源。

本发明除了可以应用于电力系统，还可用于铁路、航空和航天等所有需要进行全屏蔽强磁场环境中电子设备抗干扰性能测试的领域，可提高上述研究领域的测试结果可靠性，为高频、强磁场的产生提供一种稳定、高效的设计方法。

本发明中，电源侧出线套管A2和负载侧出线套管A1中一个固定在底座上，另一个通过轨道滑动设置在底座上，能够方便根据实验设备的不同长度，活动调整。

附图说明

图1为本发明一种GIS暂态模拟电磁骚扰源的原理图；

图2为本发明一种GIS暂态模拟电磁骚扰源的实物装配图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明一种GIS暂态模拟电磁骚扰源，包括升压变压器U1、电源侧模拟电容C1、断路器、电源侧出线套管A2、电子式暂态电压电流互感器、球隙、隔离开关、负载侧出线套管A1和负载侧模拟电容。

图中，虚线之内为GIS本体，断路器、球隙和隔离开关串接于GIS本体内形成主回路，且位于电源侧出线套管A2和负载侧出线套管A1之间。电源侧出线套管A2和负载侧出线套管A1上各设有一个电子式暂态电压电流互感器。主回路中可以串接试品，如图1中的试品1、试品2、试品3。

试品1、试品2、试品3为被试的GIS内部电源侧电子设备；

球隙用于配合断路器组成模拟电磁骚扰源，产生与现场一致的强暂态电磁骚扰；断路器用于控制电磁骚扰的通断；

电子式电压电流互感器，用于测试整个回路中的暂态电压和电流过程。

GIS本体之外：

升压变压器U1的输出端连接电源侧出线套管A2，用于提供电磁骚扰电源；

电源侧模拟电容C1连接电源侧出线套管A2，用于模拟实际变电站电源侧电容值；

负载侧模拟电容C2连接负载侧出线套管A1，用于模拟实际变电站GIS出线负载侧电容值。

图2为本发明一种GIS暂态模拟电磁骚扰源的实物装配图。

图2中ES表示接地开关，DS表示隔离开关，ECVT为电子式电压电流互感器，BSG为出线套管。GIS暂态模拟电磁骚扰源总长度为10.86m，高4.255m，进线和出线套管间距为9.781m，球隙间隔套筒长度1m，试品2左侧隔离开关距电源侧套管间距为3.311m，距负载侧套管间距为6.47m，出线套管距地面1.151m。该试验平台可同时对试品1、试品2和试品3三个试品进行试验。在位置1，位置4处分别放置一个一次高频电压电流测试传感头。为了兼容不同制造单位的电子设备样品，GIS管道长短是可调节的，图中右侧底部为伸缩用滑轨，可左右滑动。

该实验装置中间加入了隔离开关，所以既可以做隔离开关骚扰试验，也可以做基于断路器和球隙的隔离开关模拟电磁骚扰试验。

做隔离开关骚扰试验试验时，将断路器闭合，球隙间隙调整为0，通过关合隔离开关放电，产生高频暂态过电压、大电流，形成高频强磁场，对试品进行抗干扰能力检测，通过抗干扰检测设备检测对应试品的抗干扰性能。

做基于断路器和球隙的隔离开关模拟电磁骚扰试验时，将隔离开关闭合，调整球隙间隙，通过关合断路器，在球隙处产生高频暂态过电压、大电流，形成高频强磁场，对试品进行抗干扰能力检测，通过抗干扰检测设备检测对应试品的抗干扰性能。

Claims (8)

1.一种GIS暂态模拟电磁骚扰源，其特征在于，包括升压变压器U1、电源侧模拟电容C1、断路器、电源侧出线套管A2、球隙、隔离开关、负载侧出线套管A1和负载侧模拟电容；

断路器、球隙和隔离开关串接于电源侧出线套管A2和负载侧出线套管A1之间，形成主回路；

升压变压器U1的输出端连接电源侧出线套管A2，用于提供电磁骚扰电源；

电源侧模拟电容C1连接电源侧出线套管A2，用于模拟实际变电站电源侧电容值；

负载侧模拟电容C2连接负载侧出线套管A1，用于模拟实际变电站GIS出线负载侧电容值。

2.根据权利要求1所述的一种GIS暂态模拟电磁骚扰源，其特征在于，主回路中串有若干接试品。

3.根据权利要求1所述的一种GIS暂态模拟电磁骚扰源，其特征在于，主回路中串接有三个试品，包括位于球隙和断路器之间的第一试品、球隙与隔离开关之间的第二试品、隔离开关和负载侧出线套管A1之间的第三试品。

4.根据权利要求1所述的一种GIS暂态模拟电磁骚扰源，其特征在于，电源侧出线套管A2和负载侧出线套管A1上各设有一个电子式暂态电压电流互感器。

5.根据权利要求1所述的一种GIS暂态模拟电磁骚扰源，其特征在于，试品、断路器、球隙和隔离开关串接于GIS本体内。

6.根据权利要求1所述的一种GIS暂态模拟电磁骚扰源，其特征在于，电源侧出线套管A2和负载侧出线套管A1中一个固定在底座上，另一个通过轨道滑动设置在底座上。

7.根据权利要求1所述的一种GIS暂态模拟电磁骚扰源，其特征在于，做隔离开关骚扰试验试验时，将断路器闭合，球隙间隙调整为0，通过关合隔离开关放电，产生磁场，对试品进行抗干扰能力检测。

8.根据权利要求1所述的一种GIS暂态模拟电磁骚扰源，其特征在于，将隔离开关闭合，调整球隙间隙，通过关合断路器，在球隙处放电，形成磁场，对试品进行抗干扰能力检测。