CN111077395A - 一种变电站电子式互感器采集板卡电磁干扰防护设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站电子式互感器采集板卡电磁干扰防护设计方法，包括以下步骤：对变电站中电子式互感器采集板卡的电磁环境进行实测分析；然后在实验室中建立模拟变电站拉合刀闸等效模型，测试在电子式互感器采集板卡中产生的电磁干扰波形；根据实测与模拟实验测得的结果对电子式互感器采集板卡在电磁兼容实验室中进行混合电磁干扰抗扰度试验；根据测试结果分析采集板卡失效机理与敏感位置，提出防护措施，并在实验室以及模拟变电站拉合刀闸实验室对防护效果进行验证。本发明能够对变电站电子式互感器采集板卡所受电磁干扰进行有效模拟，提出有效防护措施，有助于提高变电站电子式互感器采集板卡的抗扰性能。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统电子设备可靠性设计领域，具体涉及一种变电站电子式互感器采集板卡电磁干扰防护设计方法。
背景技术
近年来，为了不断提升电网的智能化水平，降低变电站造价，越来越多的电子设备应用于变电站，同时随着智能变电站、GIS变电站等新型变电站的发展，变电站中电磁环境越来越复杂，变电站中电子设备因受到电磁干扰而失效的案例(不可恢复的硬件故障)明显上升。而电子式互感器作为变电站中重要组成部分，其可靠性与变电站安全可靠运行密切相关，因此提出新的防护措施以提高电子式互感器采集板卡的可靠性具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的问题是能够对变电站电子式互感器采集板卡所受电磁干扰进行有效模拟，提出有效防护措施，有助于提高变电站电子式互感器采集板卡的抗扰性能。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一种变电站电子式互感器采集板卡电磁干扰防护设计方法，包括：
1)对变电站中电子式互感器采集板卡的电磁环境进行实测分析，获得了电子式互感器的安装方式、布线布局，分析采集板卡的现场运行温湿度范围，同时测得了变电站调试与检修期间开关操作产生的空间暂态电场，包括暂态电流、暂态电压、暂态磁场；
2)在实验室中建立模拟变电站拉合刀闸等效模型，测试拉合刀闸时在电压(电流)电子式互感器采集板卡电源线和信号线上产生的瞬态电压、电流干扰波形以及空间瞬态电场；
3)根据实测与模拟实验测得的结果对电子式互感器采集板卡在电磁兼容实验室中进行混合电磁干扰抗扰度试验；
4)根据测试结果分析采集板卡失效机理与敏感位置，提出防护措施，
5)并在电磁兼容实验室以及模拟变电站拉合刀闸实验室对防护效果进行验证。
所述步骤2)将根据实测所得采集板卡信号线上瞬态电压波形进行分解，与现有抗扰度试验标准电磁干扰类型类比，可将其分解为两部分，其中较小时间尺度部分的脉冲频率高能量低，可分为静电放电波和电快速瞬变脉冲群，对应抗扰度试验标准为IEC 61000-4-2和IEC 61000-4-4，而较长时间尺度部分的脉冲频率较低能量高，可分解为浪涌波和阻尼振荡波，对应抗扰度试验标准为IEC61000-4-5和IEC 61000-4-18。
所述步骤3)根据实测与模拟实验测得的结果进行了在电磁兼容实验室混合电磁干扰抗扰度试验，包括温湿度和电磁干扰两类，电磁干扰类型包括静电放电干扰(ESD)、电快速瞬变脉冲群干扰(EFT)、浪涌冲击干扰(Surge)和阻尼振荡波干扰(D.0)。
所述混合电磁干扰抗扰度试验类型为温度与单一类型电磁干扰叠加，湿度与单一类型电磁干扰叠加，两种类型电磁干扰叠加。
所述步骤4)提出的防护措施是在采集板卡信号端口与电源端口放置EMI滤波器。
所述步骤5)判断提出防护措施有效性的方法是在混合电磁干扰和拉合刀闸操作下采集板卡输出电压(电流)波形畸变程度大大减小。
本发明具有以下有益效果：本发明的变电站电子式互感器采集板卡电磁干扰防护设计方法，能够对变电站电子式互感器采集板卡所受电磁干扰进行有效模拟，提出有效防护措施，有助于提高变电站电子式互感器采集板卡的抗扰性能。
附图说明
图1是本发明的变电站电子式互感器采集板卡电磁干扰防护设计方法程序框图；
图2是拉合刀闸时在采集板卡信号端口产生的电压干扰波形分解示意图；
图3是EMI滤波器及采集板卡物理结构示意图；
图3中：1、采集卡信号端口，2、采集卡电源端口，3、采集卡光纤接口，4、EMI滤波器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1-图3所示，本实施例公开一种变电站电子式互感器采集板卡电磁干扰防护设计方法，包括以下步骤：
1)对变电站中电子式互感器采集板卡的电磁环境进行实测分析，获得电子式互感器的安装方式、布线布局，分析采集板卡的现场运行温湿度范围，同时测得变电站调试与检修期间开关操作产生的空间暂态电场，包括暂态电流、暂态电压、暂态磁场等；
2)在实验室中建立模拟变电站拉合刀闸等效模型，测试拉合刀闸时在电子式互感器采集板卡电源线和信号线上产生的瞬态电压、电流干扰波形以及空间瞬态电场；
3)根据实测与模拟实验测得的结果对电子式互感器采集板卡在电磁兼容实验室中进行混合电磁干扰抗扰度试验；
4)根据测试结果分析采集板卡失效机理与敏感位置，提出防护措施，
5)并在电磁兼容实验室以及模拟变电站拉合刀闸实验室对防护效果进行验证。
如图2所示，所述步骤2)将根据实测所得采集板卡信号线上瞬态电压波形进行分解，与现有抗扰度试验标准电磁干扰类型类比，可将其分解为两部分，其中较小时间尺度部分的脉冲频率高能量低，可分为静电放电波和电快速瞬变脉冲群，对应抗扰度试验标准为IEC 61000-4-2和IEC 61000-4-4，而较长时间尺度部分的脉冲频率较低能量高，可分解为浪涌波和阻尼振荡波，对应抗扰度试验标准为IEC61000-4-5和IEC 61000-4-18。
所述步骤3)根据实测与模拟实验测得的结果进行了在电磁兼容实验室混合电磁干扰抗扰度试验，包括温湿度和电磁干扰两类，电磁干扰类型包括静电放电干扰(ESD)、电快速瞬变脉冲群干扰(EFT)、浪涌冲击干扰(Surge)和阻尼振荡波干扰(D.0)。
所述混合电磁干扰抗扰度试验类型为温度与单一类型电磁干扰叠加，湿度与单一类型电磁干扰叠加，两种类型电磁干扰叠加。
如图3所示，所述步骤4)提出的防护措施是在采集板卡信号端口1放置EMI(Electromagnetic Interference)滤波器4，EMI滤波器，即电磁干扰滤波器，主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时也起到减少电源本身对外界的电磁干扰。
所述步骤5)判断提出防护措施有效性的方法是在混合电磁干扰和拉合刀闸操作下采集板卡输出电压(电流)波形畸变程度大大减小。
本实施例的变电站电子式互感器采集板卡电磁干扰防护设计方法，可以在实验室直接进行，便于实现，与现有的实验室标准电磁兼容试验相比，能够更真实的考察电子式互感器采集板卡的抗扰能力，能够对变电站电子式互感器采集板卡所受电磁干扰进行有效模拟，提出有效防护措施，有助于提高变电站电子式互感器采集板卡的抗扰性能。
本实施例的变电站电子式互感器采集板卡电磁干扰防护设计方法，能够有效的模拟实际变电站中电子式互感器采集板卡所受电磁干扰，利于在实验室对采集板卡进行失效分析与防护措施检验，从而提高采集板卡的抗扰性能。
本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本申请中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本申请所示的实施例，而是要符合与本申请所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种变电站电子式互感器采集板卡电磁干扰防护设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)对变电站中电子式互感器采集板卡的电磁环境进行实测分析，获得电子式互感器的安装方式、布线布局，分析采集板卡的现场运行温湿度范围，同时测得变电站调试与检修期间开关操作产生的空间暂态电场，包括暂态电流、暂态电压、暂态磁场；
2)在实验室中建立模拟变电站拉合刀闸等效模型，测试拉合刀闸时在电子式互感器采集板卡电源线和信号线上产生的瞬态电压、电流干扰波形以及空间瞬态电场；
3)根据实测与模拟实验测得的结果对电子式互感器采集板卡在电磁兼容实验室中进行混合电磁干扰抗扰度试验；
4)根据测试结果分析采集板卡失效机理与敏感位置，提出防护措施；
5)并在电磁兼容实验室以及模拟变电站拉合刀闸实验室对防护效果进行验证。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)将根据实测所得采集板卡信号线上瞬态电压波形进行分解，与现有抗扰度试验标准电磁干扰类型类比，可将其分解为两部分，其中较小时间尺度部分的脉冲频率高能量低，可分为静电放电波和电快速瞬变脉冲群，对应抗扰度试验标准为IEC 61000-4-2和IEC 61000-4-4，而较长时间尺度部分的脉冲频率较低能量高，可分解为浪涌波和阻尼振荡波，对应抗扰度试验标准为IEC61000-4-5和IEC61000-4-18。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)根据实测与模拟实验测得的结果进行了在电磁兼容实验室混合电磁干扰抗扰度试验，包括温湿度和电磁干扰两类，电磁干扰类型包括静电放电干扰(ESD)、电快速瞬变脉冲群干扰(EFT)、浪涌冲击干扰(Surge)和阻尼振荡波干扰(D.0)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述混合电磁干扰抗扰度试验类型为温度与单一类型电磁干扰叠加，湿度与单一类型电磁干扰叠加，两种类型电磁干扰叠加。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)提出的防护措施是在采集板卡信号端口与电源端口放置EMI滤波器。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤5)判断提出防护措施有效性的方法是在混合电磁干扰和拉合刀闸操作下采集板卡输出电压(电流)波形畸变程度大大减小。
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