2018输电线路智能监测系统电磁兼容设计的研究

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输电线路智能监测系统电磁兼容设计的研究
前言
　　我国电力系统发展很快，尤其高压、特高压输变电站的发展，由于输电电压的提高，导致输电线路及设备周边的空间电磁场强度增高，从而因为静电效应、磁场效应及电晕现象引起一系列电磁兼容问题，这就对其周围应用的设备提出了严峻的考验，严重影响了设备的正常运行，轻则导致设备数据异常，重则导致设备重启死机，系统瘫痪。这就需要输电线路智能监测系统设备本身具有较强的抗干扰性，才能应对恶劣的电磁兼容环境，才能保证设备正常运行。
　　1 输电线路电磁兼容问题成因及影响
　　由于电力系统本身就是一个强大的干扰源，在正常运行或故障时都会产生各种稳态或暂态干扰，如断路器动作、一次回路操作和系统短路等。随着电力系统自动化水平的不断提高，电子设备越来越广泛的使用，特别是新型低电压高速器件的应用，这就使得电子设备对外界产生的电磁干扰更加严重，而自身抗干扰能力变得更加敏感、脆弱。一次回路的弱电设备与一次回路的强电设备不可避免地存在各种各样的电磁联系，使得干扰互相耦合。
　　2 影响输电线路智能监测系统性能的电磁兼容种类及测试方法
　　3输电线路智能监测系统电磁兼容设计的研究
　　根据电磁兼容测试的种类和测试方法，我们想通过其严格的测试，满足其测试等级的要求，我们必须根据其电磁兼容测试方法和原理，对输电线路智能监测系统进行相关的设计，只有在设计上对各项电磁兼容指标进行充分的考虑，我们才有可能通过电磁兼容测试，下面我们就在设计上对相关测试项目进行分析。
　　雷电冲击测试与可见电晕和无线电干扰试验是针对输电线路监测系统监测仪的测试，常用的监测仪根据电压等级主要分为筒形监测仪和球形监测仪，只要监测仪表面没有尖峰，表面一体化接触良好，这两项试验都不难通过测试。
　　这里重点阐述一下基站的抗扰度测试。主要介绍一下静电放电抗扰度测试、快速脉冲群抗扰度测试、浪涌抗扰度测试的对策，因为只要这几项测试能通过，其他几项抗扰度也不难通过测试。
　　1） 静电放电抗扰度测试及对策。
　　此项测试是模拟人手的放电，对设备的影响。只要实际使用或维修过程中，人手能接触到的地方，都应该进行静电放电试验。
　　此项试验是高频干扰，静电放电点周围会产生电磁场，频谱宽，能量大，一般干扰频率达到几百兆，最高能到1G以上。故对设备的线路产生干扰，引起电子设备误动作或电子元件损坏。
　　针对这项试验，输电线路监测系统在设计中要重点关注接口的设计，接口是我们维修使用中人手经常会接触的地方，而且也是静电防护最脆弱的地方。设计时可参考以下几点：
　　1、信号线尽量使用屏蔽网线，可以有效防止静电放电对信号的干扰。
　　2、接口连接处需和机箱良好搭接，保证接触可靠，静电干扰能迅速泄放至机壳大地，能有效防止静电放电干扰。
　　3、接口信号在电路板上需加TVS等静电防护器件，防止信号被干扰，误动作。
　　4、电路板上敏感信号远离接口静电放电源，尽量加保护地及信号地隔离，防止静电放电的干扰。
　　2） 快速脉冲群抗扰度测试及对策。
　　快速脉冲群抗扰度试验，目的是验证由闪电、接地故障或切换电感性负载而引起的瞬时扰动的抗干扰能力。这种试验是一种耦合到电源线路、控制线路、信号线路上的由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群试验。此波形不是感性负载断开的实际波形（感性负载断开时产生的干扰幅度是递增的），而实验所采用的波形使实验等级更为严酷。 电快速脉冲群是由间隔为300ms的连续脉冲串构成，每一个脉冲串持续15ms，由数个无极性的单个脉冲波形组成，单个脉冲的上升沿5ns，持续时间50ns，重复频率5K。根据傅立叶变换，它的频谱是从5K--100M的离散谱线，每根谱线的距离是脉冲的重复频率。
　　快速脉冲群干扰既有辐射干扰又有传导干扰，针对这项试验，我们电源接口和信号接口都要设计考虑，具体参考以下几点：
　　1、电源线和信号线都使用屏蔽线，这样可以有效减少快速脉冲群的辐射干扰，尤其信号线，特别有效。
　　3） 浪涌抗扰度测试及对策。
　　浪涌的起因：1、电力系统的开关瞬态：a）主要的电力系统切换骚扰，例如电容器组的切换；b ） 配电系统中较小的局部开关动作或负载变化；C） 与开关器件（如晶闸管）相关联的谐振现象；d） 各种系统故障，例如设备组合对接地系统的短路和电弧故障。2、雷电瞬态：a）直接雷，它击于外部（户外）电路，注入的大电流流过接地电阻或外部电路阻抗而产生电压；b ） 间接雷（即云层之间或云层中的雷击或击于附近物体的雷击产生的电磁场），它在建筑物内、外导体上产生的感应电压和电流；C） 附近直接对地放电的雷电电流，当它耦合到设备组合接地系统的公共接地路径时产生感应电压。当雷电保护装置动作时，电压和电流可能发生迅速变化，并可能耦合到内部电路。浪涌抗扰度试验目的是建立一个共同的基准，以评价电气和电子设备在遭受浪涌（冲击）时的性能。
　　针对这项实验，我们在电路设计时，电源输入输出口和信号输入输出口都要有浪涌防护，具体设计见下：
　　1、电源输入输出口最好采取两级防护，第一级使用气体放电管，把大能量吸收泄放，但还残留较小的浪涌电流，但也足够损坏IC芯片，所以需要第二级防护，采用低电压的压敏电阻或TVS，把浪涌电流钳位到更小的能量，从而保护后级芯片。可参考图3设计。气体放电管、压敏电阻或TVS耐压的选择根据电源额定输入电压 选取，一般是额定电压的2倍左右。
　　4结语
　　随着电力系统的发展，输电线路智能监测系统的可靠性有着重要的意义。电力系统的电磁环境日益复杂，电磁兼容设计的可靠性关系着输电线路智能监测系统的可靠性。系统设计中，我们应充分考虑系统应用的环境，设计出满足复杂电磁兼容环境应用的设备，对输电线路智能监测系统的可靠性应用，有着不可估量的作用，电磁兼容可靠性需要从设计源头抓起。