论文部分内容阅读
摘 要：如今，隨着数字化技术的不断发展，我国的时代发展步伐进一步加快，在此背景下，智能电网的建设步伐也不断推进。在建设智能变电站的过程中，需要注重新型电子式互感器的使用。电子式互感器作为起到保护作用以及测量精度的工具，应该得到广泛的应用。但是，该设备有着不稳定运行的特点，测量过程中容易存在故障，并且测量的精度也不准确。导致这种现象存在的主要原因是该设备容易受到电磁的干扰。鉴于此，本文就电子式互感器电磁兼容性能展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：电子式互感器；电磁兼容；性能分析
中图分类号：TM45 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0122-01
近几年来，我国的电网企业正在大力开展智能电网改造工程，其主要是基于现代先进的网络化供电技术，不断提升计算机技术在电力供应当中的应用程度。而在工程开展过程中，电子式互感器以其简单的结构、轻便的体型、较轻的重量以及稳定的输出信号等优势被广泛利用在智能电网当中。但就我国目前所使用的各类电子式互感器的技术来说，其稳定性和可靠性均需要进行较大程度的提升，而其中引发相关事故的主要原因在于电磁干扰的传播。
1 电子式互感器的电磁干扰机理
1.1 电磁干扰源
电子式互感器作为数据采集的关键设备之一，在变电站中起着重要作用，然而由于其内部低电气信号和高电气信号并存，因而更易受变电站强电磁环境的干扰。变电站电磁干扰源主要有变电站开关操作、电力系统中的局部放电、系统短路、自然环境下的雷电放电等所引起的强电磁干扰。其中开关操作可分为：①投切空载变压器；②断路器开合高压线路、高压母线；③隔离开关开合空载母线等。其中，由于隔离开关开合时触头运动较慢，且不含灭弧装置，造成开关断口间隙的多次重燃，产生陡变的行波，延长了暂态过程的持续时间，生成几万赫兹到几兆赫兹的高频暂态脉冲，这将使电子式互感器出现误报、甚至损坏问题，对电子式互感器的正常工作以及电力系统的安全性、稳定性造成了极大的影响。
1.2 干扰途径
干扰源对设备的影响途径，主要包括传导以及辐射2种干扰方式。其中传导干扰是指干扰源通过电流或电压的形式，经由电路中的导线或者电感、电容等元件耦合到被干扰的电路中；辐射干扰按照“场”的方式在空间中进行传播，进而辐射到被干扰电路。电磁干扰一般通过端口来影响内部的元器件，其端口主要包括信号输入端口、信号输出端口、电源输入端口以及外壳端口。电子式互感器硬件结构主要有一次传感单元、采集器以及合并单元3部分。一次传感单元、采集器的电磁干扰源主要来源于一次导体，由于其内部含有各种电子元器件，且安装位置距离一次导体最近，因此受到的电磁干扰也最为严重。合并单元一般安装在控制室里，与采集器间采用光纤进行信号传输，不会接收到来自采集器的直接传导干扰，因而基本不存在EMI问题。
2 对电子式互感器的电磁兼容性能进行试验分析
在国家标准规定的电子式互感器试验中，一共有13项试验，包括2项抗辐射试验和11项抗干扰试验。其中，11项抗干扰试验主要包括检验对谐波和谐间波、对电压慢变化、对电压暂停和短时间中断、对浪涌、对电快速瞬变脉冲群、对震荡波等等共11种不同应用环境的抗扰度。进行这些抗干扰试验的最主要目的是为了了解电子式互感器在各类不同的应用环境下对电磁干扰的不同抗击能力，并且以此来确定该电子式互感器的电磁兼容性能。在隔离开关分合容性小电流试验中，除去上述试验外，最突出的试验是模拟隔离开关的操作来对电子式互感器产生的影响进行记录分析。
3 电子式互感器电磁兼容性能的研究
在研究电子变压器性能的过程中，电磁兼容性能测试引起的设备故障率最高，可能导致多个电子变压器在不同位置同时发生故障。同时，根据国家标准下13种电子变压器的性能测试，最常见的设备故障是浪涌抗扰度测试，可能会对电子变压器的电源模块造成损坏，也可能导致工作。在处理过程中信号传输的中断也可能在获取信号时导致异常信号接收。对于此类问题，应在器件内部安装与浪涌抑制相关的元件，包括压敏电阻，避雷器和瞬态抑制二极管。同时，可以在电子交互设备的电源接口处添加滤波器，其主要功能是在产生电涌时去除在整个电路回路中形成的高频干扰信号。另外，在设计电子交互设备的过程中，可以使用敏感的环路屏蔽技术来改变在操作期间由设备的电位差引起的干扰。此外，隔离开关的设计应避免输出过程中出现异常尖峰或直接损坏设备的电源模块。中国也应该结合电子互动设备开发过程中的实际发展，因为中国通用电网的输出电压控制在220V，这与西方国家的110V系统不同。在技术的同时，不可能接收整个磁盘。要根据实际情况，对各种先进技术进行有效的开发和研究。
4 结束语
通过对电子式互感器的电磁兼容性能的分析，我们可以看出目前我国的智能电网的技术尚不成熟，在很多方面存在缺陷，对于电子式互感器的研究也有待进一步的探索。为了保证供电的安全性与可靠性，同时也是为了加快我国智能电网的建设进程，提升电子式互感器的电磁兼容性能都是当前最紧要的任务之一。
参考文献
[1]段显壮.电子式互感器信号采集单元积分特性及抗扰性能研究[D].大连理工大学，2017.
[2]胡 琳，张明勋，姚志勇.电子式互感器的电磁兼容性能优化设计研究[J].陕西电力，2014，42（11）：1～5.
[3]廖传柱，张惠霞，范新权，江厚华.电子式互感器可靠性分析与电磁兼容性能研究[J].电气应用，2014，33（09）：104～108.
[4]童 悦，张 勤，叶国雄，郭克勤，刘 彬，胡 蓓.电子式互感器电磁兼容性能分析[J].高电压技术，2013，39（11）：2829～2835.
收稿日期：2018-9-10
关键词：电子式互感器；电磁兼容；性能分析
中图分类号：TM45 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0122-01
近几年来，我国的电网企业正在大力开展智能电网改造工程，其主要是基于现代先进的网络化供电技术，不断提升计算机技术在电力供应当中的应用程度。而在工程开展过程中，电子式互感器以其简单的结构、轻便的体型、较轻的重量以及稳定的输出信号等优势被广泛利用在智能电网当中。但就我国目前所使用的各类电子式互感器的技术来说，其稳定性和可靠性均需要进行较大程度的提升，而其中引发相关事故的主要原因在于电磁干扰的传播。
1 电子式互感器的电磁干扰机理
1.1 电磁干扰源
电子式互感器作为数据采集的关键设备之一，在变电站中起着重要作用，然而由于其内部低电气信号和高电气信号并存，因而更易受变电站强电磁环境的干扰。变电站电磁干扰源主要有变电站开关操作、电力系统中的局部放电、系统短路、自然环境下的雷电放电等所引起的强电磁干扰。其中开关操作可分为：①投切空载变压器；②断路器开合高压线路、高压母线；③隔离开关开合空载母线等。其中，由于隔离开关开合时触头运动较慢，且不含灭弧装置，造成开关断口间隙的多次重燃，产生陡变的行波，延长了暂态过程的持续时间，生成几万赫兹到几兆赫兹的高频暂态脉冲，这将使电子式互感器出现误报、甚至损坏问题，对电子式互感器的正常工作以及电力系统的安全性、稳定性造成了极大的影响。
1.2 干扰途径
干扰源对设备的影响途径，主要包括传导以及辐射2种干扰方式。其中传导干扰是指干扰源通过电流或电压的形式，经由电路中的导线或者电感、电容等元件耦合到被干扰的电路中；辐射干扰按照“场”的方式在空间中进行传播，进而辐射到被干扰电路。电磁干扰一般通过端口来影响内部的元器件，其端口主要包括信号输入端口、信号输出端口、电源输入端口以及外壳端口。电子式互感器硬件结构主要有一次传感单元、采集器以及合并单元3部分。一次传感单元、采集器的电磁干扰源主要来源于一次导体，由于其内部含有各种电子元器件，且安装位置距离一次导体最近，因此受到的电磁干扰也最为严重。合并单元一般安装在控制室里，与采集器间采用光纤进行信号传输，不会接收到来自采集器的直接传导干扰，因而基本不存在EMI问题。
2 对电子式互感器的电磁兼容性能进行试验分析
在国家标准规定的电子式互感器试验中，一共有13项试验，包括2项抗辐射试验和11项抗干扰试验。其中，11项抗干扰试验主要包括检验对谐波和谐间波、对电压慢变化、对电压暂停和短时间中断、对浪涌、对电快速瞬变脉冲群、对震荡波等等共11种不同应用环境的抗扰度。进行这些抗干扰试验的最主要目的是为了了解电子式互感器在各类不同的应用环境下对电磁干扰的不同抗击能力，并且以此来确定该电子式互感器的电磁兼容性能。在隔离开关分合容性小电流试验中，除去上述试验外，最突出的试验是模拟隔离开关的操作来对电子式互感器产生的影响进行记录分析。
3 电子式互感器电磁兼容性能的研究
在研究电子变压器性能的过程中，电磁兼容性能测试引起的设备故障率最高，可能导致多个电子变压器在不同位置同时发生故障。同时，根据国家标准下13种电子变压器的性能测试，最常见的设备故障是浪涌抗扰度测试，可能会对电子变压器的电源模块造成损坏，也可能导致工作。在处理过程中信号传输的中断也可能在获取信号时导致异常信号接收。对于此类问题，应在器件内部安装与浪涌抑制相关的元件，包括压敏电阻，避雷器和瞬态抑制二极管。同时，可以在电子交互设备的电源接口处添加滤波器，其主要功能是在产生电涌时去除在整个电路回路中形成的高频干扰信号。另外，在设计电子交互设备的过程中，可以使用敏感的环路屏蔽技术来改变在操作期间由设备的电位差引起的干扰。此外，隔离开关的设计应避免输出过程中出现异常尖峰或直接损坏设备的电源模块。中国也应该结合电子互动设备开发过程中的实际发展，因为中国通用电网的输出电压控制在220V，这与西方国家的110V系统不同。在技术的同时，不可能接收整个磁盘。要根据实际情况，对各种先进技术进行有效的开发和研究。
4 结束语
通过对电子式互感器的电磁兼容性能的分析，我们可以看出目前我国的智能电网的技术尚不成熟，在很多方面存在缺陷，对于电子式互感器的研究也有待进一步的探索。为了保证供电的安全性与可靠性，同时也是为了加快我国智能电网的建设进程，提升电子式互感器的电磁兼容性能都是当前最紧要的任务之一。
参考文献
[1]段显壮.电子式互感器信号采集单元积分特性及抗扰性能研究[D].大连理工大学，2017.
[2]胡 琳，张明勋，姚志勇.电子式互感器的电磁兼容性能优化设计研究[J].陕西电力，2014，42（11）：1～5.
[3]廖传柱，张惠霞，范新权，江厚华.电子式互感器可靠性分析与电磁兼容性能研究[J].电气应用，2014，33（09）：104～108.
[4]童 悦，张 勤，叶国雄，郭克勤，刘 彬，胡 蓓.电子式互感器电磁兼容性能分析[J].高电压技术，2013，39（11）：2829～2835.
收稿日期：2018-9-10