CN107449980B - 一种评价智能组件耐受地电位抬升能力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种评价智能组件耐受地电位抬升能力的方法，包括以下几个步骤：步骤一：设定智能组件正常工作阈值电平；步骤二：建立智能组件等效模型；步骤三：调整智能组件等效模型参数；步骤四：考核智能组件耐受地电位抬升能力。不同电压等级、不同结构GIS在开合母线充电电流等工况下外壳产生的地电位信号差异较大，将各类地电位信号逐一施加于智能组件测试成本较高，通过本发明可将智能组件等效模型应用于仿真分析，可快速掌握不同实测的地电位信号施加于智能组件后将产生的干扰信号水平。

Description

一种评价智能组件耐受地电位抬升能力的方法
技术领域
本发明涉及一种评价智能组件耐受地电位抬升能力的方法，属于高压开关试验技术领域。
背景技术
为了检验智能组件的电磁兼容性能，满足工程应用需求，2012年开始，国家电网公司陆续发布了智能气体绝缘金属封闭开关设备(以下简称“GIS”)性能检测方案，将智能组件、传感器与GIS融合设计为一体，并按照现场的布置形态进行整体的试验考核，其中可靠性试验主要依据GIS设备型式试验标准，结合现场运行工况，从中选择可能对智能组件运行可靠性产生影响的典型试验项目。但试验过程中，不同电压等级、不同结构的GIS壳体不同位置的地电位波形存在差异，且不同厂家的智能组件拓扑结构也差异较大，考虑到试验费用昂贵，无法对智能组件与GIS不同组合形态下的可靠性进行试验验证，且目前仍没有GIS地电位的检测方法与预防手段，现场运行、试验过程中智能组件的损坏时有发生。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提升智能GIS设备的可靠性，提出了一种评价智能组件耐受地电位抬升能力的方法，将智能组件从电源输入至信号输出的传递函数等效为三阶巴特沃斯低通滤波器，用于掌握不同地电位信号对智能组件产生的电磁干扰并为设计有效的抑制措施提供依据，可提高智能化GIS设备整体可靠性。
一种评价智能组件耐受地电位抬升能力的方法，包括以下几个步骤：
步骤一：设定智能组件正常工作阈值电平；
步骤二：建立智能组件等效模型；
步骤三：调整智能组件等效模型参数；
步骤四：考核智能组件耐受地电位抬升能力。
本发明的优点在于：
(1)不同电压等级、不同结构GIS在开合母线充电电流等工况下外壳产生的地电位信号差异较大，将各类地电位信号逐一施加于智能组件测试成本较高，通过本发明可将智能组件等效模型应用于仿真分析，可快速掌握不同实测的地电位信号施加于智能组件后将产生的干扰信号水平；
(2)不同制造企业的智能组件内部电路拓扑结构差异较大，在试验过程中无法逐一进行试验验证，本发明提出通用的智能组件等效模型，用于仿真分析；
(3)本发明可用于指导智能组件的设计，根据得到的干扰信号水平，采取相应的抑制措施。
附图说明
图1是本发明的发明流程图；
图2EFT/B波形
图3是本发明EFT/B信号施加于智能组件的输出波形图；
图4是本发明TGPR信号施加于智能组件的输出波形图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种评价智能组件耐受地电位抬升能力的方法，流程如图1所示，包括以下几个步骤：
步骤一：设定智能组件正常工作阈值电平；
智能组件CPU通常采用3.3V的逻辑电平，为保证其可靠工作，所以设定智能组件工作的阈值电平逻辑电平值的1/2，设定为1.6V。
步骤二：建立智能组件等效模型；
选择三阶巴特沃斯低通滤波器作为智能组件等效模型。
步骤三：调整智能组件等效模型参数；
电快速瞬变脉冲群抗扰度(Electrical Fast Transient/Burst,EFT/B)是对电子设备影响最严重的干扰之一，虽然电快速瞬变脉冲群本身的能量并不很高，不足以对电子设备造成永久性的破坏，但当电子电路上存在高频运算处理单元时，其正常工作会受到明显的影响，可能产生通信中断、复位紊乱、程序跑飞等异常现象。波形如图2所示。
将EFT/B试验波形(如电压为4kV，连续脉冲重复频率为100kHz，持续时间0.75ms)信号施加在三阶巴特沃斯低通滤波器输入端，调整三阶巴特沃斯低通滤波器参数，使其输出电压小于等于阈值电平。如图3所示，图中横轴为时间，纵轴为电压，图形为EFT/B测试信号经过该滤波器之后输出的波形。由此获取三阶巴特沃斯低通滤波器参数：通带角频率、阻带角频率、通带内允许最大衰减和阻带内允许最小衰减。
步骤四：考核智能组件耐受地电位抬升能力；
将GIS在不同试验工况下测试得到的壳体不同位置的暂态地电位升高(TransientGround Potential Rise，TGPR)信号输入至三阶巴特沃斯低通滤波器，得到三阶巴特沃斯低通滤波器的输出波形，并根据输出判断智能组件耐受地电位抬升能力。此电压波形最大值若小于等于智能组件工作的阈值电平，则智能组件经受住干扰，工作正常。此电压波形最大值若大于智能组件工作的阈值电平，则智能组件发生故障。需对智能组件采取电磁兼容抑制措施。
例如，如图4所示，为TGPR信号经过三阶巴特沃斯低通滤波器之后输出的波形，图中横轴为时间，纵轴为电压，其电压远大于阈值电平1.6V，由可见这种情况下幅值早已超过阈值电平1.6V，对比分析可知，相同情况下，由TGPR感应产生的干扰电压是电磁兼容试验时电快速瞬变脉冲群产生干扰电压的数倍，严重威胁了智能组建中采集单元的电磁兼容性。所以，对智能组件采取相关的抑制措施，例如隔离屏蔽、增加滤波吸收电路等措施。

Claims (2)

1.一种评价智能组件耐受地电位抬升能力的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
步骤一：设定智能组件正常工作阈值电平；
步骤二：建立智能组件等效模型；
选择三阶巴特沃斯低通滤波器作为智能组件等效模型；
步骤三：调整智能组件等效模型参数；
将快速瞬变脉冲群抗扰度试验波形信号施加在三阶巴特沃斯低通滤波器输入端，调整三阶巴特沃斯低通滤波器参数，使其输出电压小于等于阈值电平，获取三阶巴特沃斯低通滤波器参数：通带角频率、阻带角频率、通带内允许最大衰减和阻带内允许最小衰减；
步骤四：考核智能组件耐受地电位抬升能力。
2.根据权利要求1所述的一种评价智能组件耐受地电位抬升能力的方法，所述的步骤四中，将GIS在不同试验工况下测试得到的壳体不同位置的暂态地电位升高信号输入至三阶巴特沃斯低通滤波器，得到三阶巴特沃斯低通滤波器的输出波形，并根据输出判断智能组件耐受地电位抬升能力，如果电压波形最大值小于等于智能组件工作的阈值电平，则智能组件经受住干扰，工作正常；如果电压波形最大值大于智能组件工作的阈值电平，则智能组件发生故障，对智能组件采取电磁兼容抑制措施。
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