一二次融合开关设备操作电磁骚扰特性及防护研究进展

一二次融合开关设备操作时产生的电磁骚扰特征及其防护是该类开关设备安全稳定运行需考虑的问题之一,需要进一步开展研究.因此,对比了一二次融合开关设备与传统开关设备的主要技术差异,分析了典型一二次融合开关设备操作电磁骚扰的骚扰源、耦合途径和防护措施.结果表明,电磁骚扰的持续时间为3～30 ms,主导频率范围为0.1～80 M...     

在220kV GIS变电站中的低频电磁骚扰测量分析

变电站中的电磁骚扰问题一直是电磁兼容领域的一个研究重点。通过测量220 kV GIS变电站的低频电磁骚扰,分析了测量得到的电磁骚扰数据,获得了低频电磁骚扰特性。测量区域主要涵盖站内主变压器和断路器附近,从而评估变电站在运行过程中产生的低频电磁骚扰对电子设备的影响,进而为电子设备在变电站中的布设提供参考依据,具有一定学术意义和工程价值。     

变电站地电位升测试系统的研发及其应用

为研究变电站接地短路或雷击故障造成的地电位升高及对二次设备造成的电磁骚扰,需要对变电站瞬态地电位升和二次设备电缆端口骚扰电压进行测量。根据变电站的测量环境与需求,设计和开发了一套具有高分压比、宽频带,适用于变电站现场复杂电磁环境的变电站地电位升测试系统。测试系统的硬件包括电磁屏蔽箱、独立电源模块、信号采集系统和光纤通信模块。基于Labview开发了测试系统和上位机的数据交互软件,实现了骚扰电压的自动测量和存储。经过专业机构性能检测表明,测试系统的电磁兼容性和测量功能均满足变电站现场使用要求,并在某220 k V变电站现场试验中获得了浪涌电压作用下接地网地电位升和电缆端口骚扰电压波形,证明了测试系统的有效性。     

保护小室简化设计研究及应用

为简化结构复杂、造价昂贵的变电站保护小室的屏蔽结构,方便保护小室的设计和施工,在分析变电站的空间暂态电磁骚扰源特性和强度的基础上,认为这些电磁暂态骚扰属于近场骚扰范畴.通过对二次设备自身尺寸与近场骚扰波长的比较,分析了二次设备对近场的耦合效率并通过更强的暂态场抗扰度试验验证,得出了二次设备对近场骚扰的耦合效率很低,不致影响设备正常运行,以及保护小室不应以屏蔽空间暂态场骚扰为主要设计目标的结论.由此给出屏蔽要求按照20dB(低频)、30dB(中频)、40dB(高频)的保护小室设计要求,简化了保护小室的结构,节约工程投资.运行经验表明,简化的保护小室可以满足变电站电磁环境下二次设备安全运行的需要.     

超高压系统隔离开关操作电磁骚扰的时频特性

为了解500kV交流系统隔离开关操作在二次回路产生电磁骚扰的特性,在不同的500kV交流变电站,对隔离开关操作在二次回路中产生的电磁骚扰进行了测量。结果显示:合隔离开关操作的共模骚扰信号是从大到小的衰减振荡波;而分隔离开关操作的共模骚扰信号波形则有完全相反的变化。骚扰信号在不同的变电站和测量点有不同的强度,最大幅值>500V,最长骚扰持续时间>4s。通过对骚扰信号时频特性的分析处理,得到隔离开关操作产生的骚扰为周期信号,其频谱是连续的,骚扰能量集中在0.833和1.67MHz附近2个频率点,系统二次设备设计和工作时应考虑避开;振荡脉冲为非周期函数,频谱连续,最高上限频率约2.5MHz。     

500kV变电站电磁骚扰和防护措施的研究(一)

根据现有的数据和资料 ,对变电站的电磁现象及其骚扰源的强度和特性进行分析 ;确定继电保护设备所应进行的电磁抗扰度试验及抗扰性能 ,得出这类设备应用于高压变电站开关场地时 ,应采取的保护措施     

500kV变电站电磁骚扰和防护措施的研究(二)

根据现有的数据和资料 ,对变电站的电磁现象及其骚扰源的强度和特性进行分析 ;确定继电保护设备所应进行的电磁抗扰度试验 ,并通过试验确定设备的抗扰性能 ;得出这类设备应用于高压变电站开关场地时应采取的保护措施     

开关柜中电快速瞬变脉冲群耦合途径的研究及电磁隔离

为了抑制高压开关柜中的电快速瞬变脉冲群在微机保护装置的外壳上感应出骚扰电压和骚扰电流,在电磁场有限元仿真软件ANSOFT中根据开关柜的结构建立开关柜模型,分别仿真研究电快速瞬变脉冲群电压和电快速瞬变脉冲群电流形成的瞬态电磁场对微机保护装置外壳的耦合过程,并采取电磁屏蔽和空间隔离等措施切断其耦合途径.仿真结果表明,通过研究开关柜中电快速瞬变脉冲群的耦合过程而制定的电磁隔离措施可以有效减弱耦合到微机保护装置外壳的电快速瞬变脉冲群.     

GIS变电站开关操作引起的二次设备端口电磁骚扰模拟实验及分析

在GIS变电站中,智能二次设备如合并单元、智能终端等测量监测设备就地放置在汇控柜中,这些电子设备容易受到开关操作引起的瞬态电磁干扰。为了方便测量和研究不同工况下电磁骚扰数据,设计了一种模拟试验平台,可用于模拟产生开关操作情况下GIS变电站传感器和二次设备端口电磁骚扰。利用陡波电源作为激励源进行实验,测量了GIS中心导杆与外壳始端终端电压、GIS外壳对地电压、模拟传感器端口骚扰电压、模拟汇控柜端口骚扰电压。测量波形与IEC相关标准进行时域和频域对比,说明其符合阻尼振荡波基本特征;与GIS变电站实测骚扰对比,说明其与实测波形特征有较好的一致性,能够用于二次设备端口骚扰电压耦合特性,防护措施评价及考核方法研究。     

变电站开关瞬态干扰建模与特性分析

变电站中隔离开关操作过程产生的瞬态电磁场是变电站中重要的电磁干扰源之一。为了量化互感器端由隔离开关操作产生的电磁骚扰,分析电磁暂态过程,建立了具有分布参数的母线分析模型,以及隔离开关电弧熄灭和重燃的分析模型,对单变单回路运行方式下的电网模型进行数值计算,综合评估互感器上过电压和过电流特征水平。仿真结果表明,在合闸全过程中,母线电流由一系列锥形衰减振荡波组成,隔离开关与断路器之间跳变的阶梯波对地电压最大值为586.2 k V,传导至变压器的骚扰电压衰减至514.4 k V,不会造成变压器主绝缘击穿。骚扰信号频率特性取决于母线和短线的长度,频率集中在32.87 MHz之内。     

特高压直流输电线路间电磁耦合对电压突变量保护 影响的研究

介绍了溪洛渡至浙江金华(简称宾金)特高压直流输电系统线路保护动作情况,指出直流线路间电磁耦合产生的扰动导致了非故障极电压突变量保护动作。建立了特高压直流输电线路电磁耦合分析的电路模型,推导出解析方程,并对电磁耦合机理和扰动特征进行了深入的研究。经过RTDS仿真,分析了区内、区外故障时的直流电压波形特征,提出了电压突变量保护功能的优化策略。新的保护逻辑通过仿真试验,验证了其可行性和可靠性。     

基于历史数据纵向协同性的电子式互感器伴随故障甄别策略

当系统由于线路故障、电源或者负荷投入切除而出现大幅扰动时,往往会引发复杂明显的电磁干扰信号,这将使存在电磁兼容性缺陷的电子式互感器采样输出数据异常,导致保护控制系统的误动和拒动。站域保护的出现为上述问题的解决提供了可能性,该文首先证明了输电线路故障动态特性相似性区域的存在,提出了电力系统拓扑离散性假设和状态离散性假设,得出输电线路同型故障的概念;然后根据系统动态实例与历史案例之间的相似性,结合站域保护中各点信息可共享性,提出了电子式互感器伴随故障甄别的原理、判据及具体实现方案,并给出描述故障电子式互感器的故障程度的评估指标;最后通过PSCAD搭建典型电力系统仿真模型,构建不同情况下的电磁干扰算例,证明了所提甄别原理和方法的可行性及应用价值。     

变电站开关操作对屏蔽电缆电磁干扰的预测

研究变电站瞬态电磁场对屏蔽电缆的电磁耦合问题，对于提高变电站内二次设备的抗电磁干扰能力具有极为重要的意义。文中将矩量法与传输线理论相结合，应用场线耦合理论计算变电站开关操作产生的空间电磁场对站内屏蔽电缆的电磁干扰。通过与国际上通用的电磁暂态计算程序EMTP的计算结果进行比较，验证了计算方法的正确性，同时克服了EMTP只能处理屏蔽电缆与母线平行放置的不足。最后，将该计算方法应用于500kV变电站开关操作时，在屏蔽层不同接地方式的屏蔽电缆上产生的电磁干扰的数值预测，获得了一些有益的结论，可为工程应用提供一定的理论依据。     

变电站瞬态电磁场耦合二次电缆数值方法研究

提出瞬态电磁场耦合细线问题的三维时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)数值方法的一种改进模型。基于电磁散射理论推导出有限长直细导线终端以及拐角附近的电磁场分量的离散方程。利用改进模型计算电磁脉冲激励下双导体传输线终端负载上的电流电压响应,并进行实验验证。结果表明计算结果与实验结果吻合较好,说明改进的三维FDTD数值模型对研究瞬态场线感应问题是有效的,可用于变电站瞬态电磁场对二次电缆干扰问题的研究。     

含分布源传输线方程的时域求解

变电站内雷击、故障和开关操作引起的瞬态电磁脉冲通过空间耦合作用在二次电缆上产生的感应电压和电流将干扰终端保护、自动装置等设备,感应电压和电流的大小可通过含分布源的传输线方程算出。均匀传输线在频域可方便求解,但非均匀传输线方程,在频域求解会很困难。为此运用时域有限差分法FDTD在时间和一维空间离散求解传输线方程,考虑到外界电磁脉冲对传输线的耦合,将其表示为分布源,从而算出终端负载的响应。计算与频域两种算法的结果吻合,验证了此算法适用于非均匀传输线方程的求解。     

Near field coupling to shielded cable due to switching operation in substation

It is vital to study the electromagnetic coupling to shielded cable for improving electromagnetic antiinterference ability of secondary equipment in a substation. As a hybrid of method of moment (MoM) and transmission line method, a frequency domain model is put forward to study the near field coupling to shielded cable due to the switching operation in substation. Compared with the results of EMTP, the proposed method has been proven correct. Furthermore, this method overcomes the disadvantage of EMTP, which is only applicable for transient analysis of parallel conductors. As an example, the presented method is applied to evaluating the electromagnetic interference (EMI) to the shielded cable, whose shield is grounded at both ends, due to the switching operation in 500 kV air insulation substation (AIS). __________ Translated from Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2007, 27(9): 46–51 [译自: 中国电机工程学报]     

基于子网络收缩的输电断面搜索方法

输电断面的强弱对整个电网的安全稳定性具有重要的影响。离线计算分析中主要采用人工分析的方式,而在线稳定评估系统应用中则需要能够自动识别系统的输电断面,以自动适应电网运行方式的变化。从实际电网输电断面的特点出发,针对高电压等级非电磁环网断面和电磁环网断面,提出了基于子网络自动收缩的输电断面搜索方法。首先,将整个网络按照厂站和供电区域进行简化。其次,以合并子网络所有送出线路为起点,关联子网络自动收缩,在所有功率送出线路中搜索高电压等级非电磁环网断面。以供电区域中的合并厂站功率送出高电压等级线路为起点,关联厂站自动收缩,在所有高电压等级功率送出线路中搜索电磁环网高电压等级线路。最后,采用华北-华中电网实际系统算例验证了方法的有效性。输电断面自动搜索是电力系统安全稳定状态在线自动分析的重要基础,具有重要的实际应用价值。     

综自站抗电磁干扰的措施

综自站系统是一个数字电子系统,对电磁干扰极为敏感,它们工作在电磁干扰十分严重的环境中,很容易造成系统的不正常工作。本文从分析电磁干扰的来源、传播途径和信号模式入手,对综自站的电磁兼容问题做了初步的分析,并提出了一些行之有效的解决措施。     

基于BLT方程的电磁干扰建模

为了解决场线耦合下传输线负载端响应问题,基于BLT方程建模思想,利用电磁拓扑概念中的管道和节点概念构建了计算的物理模型;利用场线耦合、传输线理论结合叠加原理推导了线上负载干扰的计算方法;利用辐射场空间传播、传输线散射理论结合叠加原理推导了空间场的计算方法;对节点处的电压方程进行合并、整理得到了类似BLT方程的矩阵方程。计算结果表明,该分析方法不仅可计算传输线负载响应,还可计算空间电磁场。与其它论文计算结果的比较证实其模型、推导、计算的正确性。     

HVDC中直流线路的互感机理及其对控制系统影响的研究

针对特高压直流输电工程中两极直流线路间的影响,应用线路间互感原理,对高压直流输电线路电磁耦合机理和扰动特征进行了深入的研究。从理论上计算了宾金直流输电工程两直流线路间存在较大的电磁耦合分量。通过RTDS建立的仿真模型,研究了一极线路故障时去游离时间长短、两极线路间距大小和一极电流升降速率大小对另一运行极控制系统的影响,结合现场实际线路故障的波形对宾金直流控制策略提出了优化方案。通过RTDS仿真验证了优化后的控制策略能在一极发生线路故障时对非故障极的影响降低到最小,有效地防止了双极闭锁,对于电网的可靠安全运行具有重大意义。