華意電力是一家專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)三相電流微機繼電保護測試儀的廠(chǎng)家，本公司生產(chǎn)的三相電流微機繼電保護測試儀在行業(yè)內都廣受好評，以打造最具權威的“三相電流微機繼電保護測試儀 “高壓設備供應商而努力。

目前,以微電子設備為主要構成器件的微機繼電保護裝置被廣泛地應用于電力系統各電壓等級的變電站、發(fā)電廠(chǎng)中。微機繼電保護裝置的可靠性對電力系統安全、穩定的運行極其重要。本文針對這種情況下微機繼電保護的電磁兼容問(wèn)題進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞 微機繼電保護;電磁兼容;仿真1電磁干擾及兼容的基本概念

1.1 電磁干擾

電磁干擾則是指任何能中斷、阻礙、降低或限制通信電子設備有效性能的電磁能量。嚴格地說(shuō),噪聲和干擾的含義是不同的,干擾指的范圍更寬了,但仍含有噪聲的原來(lái)含義。

1.2 電磁兼容性

電磁兼容性是指電氣、電子設備或系統在預期的電磁環(huán)境中,按設計要求正常工作的能力。它是電氣、電子設備或系統的一種重要的技術(shù)性能。按上述定義,電磁兼容性包含以下兩方面的含義:

1)設備或系統應具有抵抗給定電磁干擾的能力,并且有一定的安全余量;

2)設備或系統不產(chǎn)生超過(guò)規定限度的電磁干擾。

2 微機繼電保護裝置工作環(huán)境中的主要干擾源及傳播方式

2.1 變電站中電磁騷擾的種類(lèi)和來(lái)源

在變電站當中,電磁騷擾的起因和傳播途徑主要如下:

1)雷擊線(xiàn)路、構架和控制樓。當雷擊在變電站的戶(hù)外線(xiàn)路或構架或控制樓時(shí),一般會(huì )有大電流注入接地網(wǎng),二次電纜的屏蔽層在不同的地方接地時(shí),就會(huì )因地網(wǎng)電阻的存在而產(chǎn)生流過(guò)屏蔽層的瞬態(tài)電流,從而在二次電纜的芯線(xiàn)上感應出騷擾電壓;

2)系統短路故障。故障時(shí),和雷擊的情形類(lèi)似,將會(huì )有很大的電流注入接地網(wǎng),從而引起二次電纜中的騷擾電壓。

2.2 變電站中電磁騷擾的特性描述

2.2.1 雷電沖擊

雷電沖擊一般分為直擊雷和大氣行波引起的過(guò)電壓,直擊雷的標準波形為1.2/50μs,雷擊線(xiàn)路引起的大氣行波的傳播則由于線(xiàn)路的衰減一般常用的標準波形為4/10μs。雷電流峰值是個(gè)隨機值,最大可達200 kA。在電力系統當中,一般按照5kA,10kA,20kA進(jìn)行絕緣配合,一般說(shuō)來(lái),雷擊不會(huì )直接作用于二次回路,而是在高壓線(xiàn)路上產(chǎn)生暫態(tài)過(guò)電壓以大氣行波的方式向變電站傳播,然后經(jīng)CT,PT,CVT等傳遞到二次回路。

2.2.2 系統短路故障

系統短路時(shí),大電流經(jīng)接地點(diǎn)入泄接地網(wǎng),使接地點(diǎn)乃至整個(gè)接地網(wǎng)的電位升高。統計表明,變電站內高壓母線(xiàn)的單相接地時(shí),在二次電纜的芯線(xiàn)上產(chǎn)生的騷擾電壓比較嚴重,騷擾電壓的峰值可達到幾十伏到近萬(wàn)伏,最大為12.3kV,暫態(tài)電壓的頻率約幾千赫茲到幾百千赫。

3 利用MATLAB對高壓回路中合閘操作引起的暫態(tài)現象建模和仿真

3.1 單個(gè)阻尼振蕩波的仿真

仿真單個(gè)阻尼振蕩波的Simulink模型如圖1所示。

在開(kāi)始仿真之前,先要調整好各模塊的參數:直流電壓源模塊和Series RLC Branch 1模塊及Series RLC Branch模塊按上述參數設置,要將理想開(kāi)關(guān)模塊的初始狀態(tài)設為Open,以接受來(lái)自Step模塊的開(kāi)關(guān)信號動(dòng)作閉合,將示波器模塊參數設置中的Limit points data to last前的對號去掉,或設置得足夠大,以接受仿真過(guò)程中的全部信息。

3.2 合閘操作過(guò)程引起的阻尼振蕩波群的仿真

仿真合閘操作過(guò)程引起的阻尼振蕩波群的Simulink模型如圖2所示。

在圖2中,用一個(gè)受控正弦電壓源來(lái)模擬系統側電源(用圖中的Sine Wave模塊和Controlled Voltage Source模塊合成模擬),用Ideal Switch 模塊來(lái)模擬理想開(kāi)關(guān),Series RLC Branch模塊、Series RLC branch 1模塊和Teminator模塊,用Current Measurement模塊來(lái)測量流過(guò)隔離開(kāi)關(guān)的電流大小并將測得的電流信息送入示波器顯示波形,用Voltage Measurement模塊來(lái)測量電容兩端的電壓大小,將測得的電壓信息送入示波器顯示波形,并送入sum模塊;sum模塊將電源電壓與Voltage Measurement模塊測得的電壓作差,并將結果送入Abs模塊取絕對值;擊穿電壓特性曲線(xiàn)近似用一條斜線(xiàn)表示,即用Ramp模塊來(lái)模擬預設擊穿電壓特性,合閘時(shí)斜率為負,刀閘合的速度越快,則斜率的絕對值越大;Abs模塊與Ramp模塊輸出的結果送入Rational Operator模塊,將Rational Operator模塊的關(guān)系參數設為(>=);這樣就可以時(shí)刻比較開(kāi)關(guān)兩端電壓和預設擊穿電壓(時(shí)變)的大小,一旦超過(guò)擊穿電壓,就控制開(kāi)關(guān)導通;并設保持器保持0.001s(充分考慮振蕩時(shí)間裕度),保持器用圖中的Unit Delay模塊來(lái)實(shí)現。

4 微機繼電保護裝置的屏蔽

在微機繼電保護的裝置內部,通常的屏蔽指的就是電磁感應屏蔽和靜電屏蔽。

當微機繼電保護裝置下放到開(kāi)關(guān)場(chǎng),如不采取有力的措施,微機繼電保護裝置將直接承受來(lái)自開(kāi)關(guān)場(chǎng)的騷擾,環(huán)境將變得很惡劣,因此,在我國比較早的采用保護下放方案的500kV變電站內,考慮了在保護裝置外部建屏蔽小室的方案,要求能將外部的騷擾按每10倍頻程40dB衰減,理想的情況要求到達60dB。這樣,直接進(jìn)入到裝置內部的騷擾將變得很小,且為了避免地電流在接地網(wǎng)上流動(dòng)帶來(lái)裝置兩點(diǎn)間的電位升高,要求裝置采用一點(diǎn)接地。

5 結論

微機繼電保護裝置工作于變電站中,所受的電磁干擾是很?chē)乐氐?。要提高保護動(dòng)作的準確性,首先要提高裝置的電磁兼容性。本文得出接地、屏蔽和濾波是電子設備和系統通用的電磁兼容性設計技術(shù),被廣泛地使用在微機繼電保護裝置中,以抑制電磁干擾,只有正確的使用這些技術(shù)才能達到理想的抑制干擾的效果,同時(shí)也得出微機繼電保護裝置一般被安裝在變電站內,變電站是復雜電磁環(huán)境的代表,絕大多數的電磁干擾現象在變電站中均有發(fā)生。

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