电子式电流互感器采集卡电磁抗扰度分析与优化
发布时间：2020-12-16 14:50
电子式电流互感器随着智能电网的发展和推进得到了越来越多的应用。应用中,将电子式电流互感器就地、就近布置在高压设备附近或外壳上,实现实时的监测高压设备运行状态,提升电网智能化运行水平。但是,由于电网复杂的电磁环境,会对布置于其中的电子设备产生电磁干扰,从而导致电子设备的误报警、误动作,甚至使得电子设备发生不可恢复的损坏,危及电网安全,制约智能电网的建设。本文围绕电子式电流互感器的采集卡,分析电网开关分、合操作对采集卡产生的干扰影响,并采用阻尼振荡波来模拟电网开关操作产生的这一暂态过程。本文对采集卡进行实际阻尼振荡波干扰的大量测试,并结合计算机仿真工具,在计算机软件中建立采集卡、阻尼振荡波发生器的模型,并仿真采集卡在阻尼振荡波干扰下的各点波形。最后依据电磁干扰的常用解决措施,提出通过两个方面的措施来改善电子式电流互感器采集卡的电磁抗扰度性能。一方面通过分析采集卡主要积分回路中运算放大器的性能,分析在阻尼振荡波干扰下的运算放大器的失效机制;以及通过对采集卡印制电路板的场耦合分析,推导阻尼振荡波在采集卡上的耦合机制。提出对叠加干扰噪声的信号进行滤波,并通过高压低通滤波器的设计,提升了采集卡的电...
【文章来源】： 郑志超 浙江大学
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
慢速阻尼振荡波测试现场布置
浙江大学硕士学位论文20100kHz的测试要求。2.2.3阻尼振荡波测试结果如图2.12所示，为耦合加入慢速阻尼振荡波后，采集卡输出至合并单元，通过上位机观察获得的实验波形。图2.12慢速阻尼振荡波干扰上位机输出波形从图2.12可以看出，在慢速阻尼振荡波干扰下，上位机输出的波形呈现出局部整体往上偏移的趋势。而且上移的起始时刻与耦合慢速阻尼振荡波干扰的时间相对应。局部放大耦合慢速阻尼振荡波干扰的时刻，如图2.13所示，采样得到的信号在每个周期中依旧保持正弦波的形状，但在其上叠加了干扰尖峰。分析电子式电流互感器采集卡上模拟电路部分更容易耦合受到100kHz的慢速阻尼振荡波干扰，而经转换得到的数字信号和光信号相对稳定，故主要研究模拟电路部分的干扰耦合情况。如图2.14所示，为采集卡输入至A/D转换芯片之间的积分处理电路原理图。图中的VIpal_in+和VIpal_in-为Rogowski线圈输出电压信号经过一个共模电感以及TVS管后的电压信号。这两条信号处理电路只在采集卡受到较大电压干扰的情况下才工作，对平时工作于正常电压状态的测量电路进行保护。
第2章采集卡阻尼振荡波干扰21图2.132kV慢速阻尼振荡波干扰上位机输出局部放大VIpalin+VIpalin-R1R1R5R6R3R2R7R13R8R9R15R103R16R18R107R20R85R100R102R21R101R95R87R104R106R25R105R96C8C9C123C124AD_8AD_32U1AU1BU15AU15B-12V12V-12V12VABC图2.14采集卡积分处理电路原理图该保护电路第一级为一分压电路，将输入电压大致分为1/8量程和1/32量程。分压之后紧跟一级电压跟随器，利用其输入阻抗高而输出阻抗低的特性，起着隔离缓冲的作用。最后一级为带“惯性环节”的积分器，在选择合适的积分电阻R、积分电容C、和反馈电阻Rf之后，可以近似为积分电路且可以有效地抑制积分电路的零输入电压时的“积分漂移”现象。当电子式电流互感器正常工作时，Rogowski线圈输出一电压幅值约为1.5V，频率为50Hz的正弦交流信号。采用低频信号发射源模拟电网正常运行时的工作状态，将1.5V，50Hz的电压信号直接加入采集卡输入端，用示波器观测图2.14中观测点A（分压输入）、观测点B（跟随器输出）观测点C（积分输出）这三点
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能电网环境下电力营销支持系统的建设[J]. 乔梦竹. 计算机产品与流通. 2019(12)
[2]变电站继电保护电磁干扰问题分析[J]. 朱德亮,韩少卫,曾伟华. 科技创新与应用. 2019(35)
[3]极端温度条件下电子式电流互感器采集卡电磁抗扰度性能的实验研究[J]. 赵鹏,赵明敏,刘冠辰,郑志超,杨志超,陈恒林. 电网技术. 2020(02)
[4]电子式互感器采集单元可靠性分析及设计[J]. 闫志辉,宋一丁,郭震,王晓锋. 自动化仪表. 2019(09)
[5]智能变电站电子式电流互感器异常情况分析[J]. 张鲁,邵庆祝,唐小平,苏涛,黄云龙,余淑琴,汪本清. 安徽电力. 2019(02)
[6]35 kV变电站设备故障及维护[J]. 张冉. 中国新技术新产品. 2019(08)
[7]高压变电站继电保护抗干扰技术[J]. 张向敏. 电子技术与软件工程. 2019(07)
[8]变电站继电保护装置抗电磁干扰问题的研究[J]. 邓兵华,何腾芳,戴亦,陈媛. 通信电源技术. 2019(03)
[9]罗氏线圈电流互感器电屏蔽结构缺陷误差机理研究[J]. 徐子立,胡浩亮,刘琦,张茜. 高压电器. 2019(02)
[10]电子式互感器电磁兼容试验研究[J]. 汪婕,王娜,赵卉. 科学技术创新. 2019(05)
博士论文
[1]GIS中特快速暂态过电压及其对电子式互感器影响的研究[D]. 康兵.武汉大学 2016
[2]电子式互感器性能评价体系关键技术研究[D]. 李振华.华中科技大学 2014
[3]电流型电子式电压互感器关键技术及其应用研究[D]. 邵霞.湖南大学 2013
[4]基于分布式电源的微网控制及运行优化研究[D]. 赵耀.南开大学 2013
硕士论文
[1]电子式电流互感器的设计与可靠性研究[D]. 严晰.吉林大学 2018
[2]全光纤电流互感器温度特性建模分析及优化方法的研究[D]. 王兵.华北电力大学(北京) 2018
[3]电子式互感器在智能变电站中的应用研究[D]. 朱金摇.湖南工业大学 2017
[4]电子式互感器信号采集单元积分特性及抗扰性能研究[D]. 段显壮.大连理工大学 2017
[5]中压电容分压型电子式电压互感器的频率特性研究[D]. 张宇.华中科技大学 2017
[6]数字化变电站电气设备检修策略研究[D]. 刘鑫.华北电力大学(北京) 2017
[7]电磁式和光电式电流互感器混用对线路差动保护影响的研究[D]. 王锬.太原理工大学 2016
[8]有源式ECT的可靠性研究[D]. 苏力.华中科技大学 2016
[9]数字化变电站技术在变电站改造中的研究与应用[D]. 江洋.华北电力大学 2015
[10]电子式互感器在智能变电站中的电磁兼容问题研究[D]. 王昀.华中科技大学 2015
本文编号：2920337
【文章来源】： 郑志超 浙江大学
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
慢速阻尼振荡波测试现场布置
浙江大学硕士学位论文20100kHz的测试要求。2.2.3阻尼振荡波测试结果如图2.12所示，为耦合加入慢速阻尼振荡波后，采集卡输出至合并单元，通过上位机观察获得的实验波形。图2.12慢速阻尼振荡波干扰上位机输出波形从图2.12可以看出，在慢速阻尼振荡波干扰下，上位机输出的波形呈现出局部整体往上偏移的趋势。而且上移的起始时刻与耦合慢速阻尼振荡波干扰的时间相对应。局部放大耦合慢速阻尼振荡波干扰的时刻，如图2.13所示，采样得到的信号在每个周期中依旧保持正弦波的形状，但在其上叠加了干扰尖峰。分析电子式电流互感器采集卡上模拟电路部分更容易耦合受到100kHz的慢速阻尼振荡波干扰，而经转换得到的数字信号和光信号相对稳定，故主要研究模拟电路部分的干扰耦合情况。如图2.14所示，为采集卡输入至A/D转换芯片之间的积分处理电路原理图。图中的VIpal_in+和VIpal_in-为Rogowski线圈输出电压信号经过一个共模电感以及TVS管后的电压信号。这两条信号处理电路只在采集卡受到较大电压干扰的情况下才工作，对平时工作于正常电压状态的测量电路进行保护。
第2章采集卡阻尼振荡波干扰21图2.132kV慢速阻尼振荡波干扰上位机输出局部放大VIpalin+VIpalin-R1R1R5R6R3R2R7R13R8R9R15R103R16R18R107R20R85R100R102R21R101R95R87R104R106R25R105R96C8C9C123C124AD_8AD_32U1AU1BU15AU15B-12V12V-12V12VABC图2.14采集卡积分处理电路原理图该保护电路第一级为一分压电路，将输入电压大致分为1/8量程和1/32量程。分压之后紧跟一级电压跟随器，利用其输入阻抗高而输出阻抗低的特性，起着隔离缓冲的作用。最后一级为带“惯性环节”的积分器，在选择合适的积分电阻R、积分电容C、和反馈电阻Rf之后，可以近似为积分电路且可以有效地抑制积分电路的零输入电压时的“积分漂移”现象。当电子式电流互感器正常工作时，Rogowski线圈输出一电压幅值约为1.5V，频率为50Hz的正弦交流信号。采用低频信号发射源模拟电网正常运行时的工作状态，将1.5V，50Hz的电压信号直接加入采集卡输入端，用示波器观测图2.14中观测点A（分压输入）、观测点B（跟随器输出）观测点C（积分输出）这三点
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能电网环境下电力营销支持系统的建设[J]. 乔梦竹. 计算机产品与流通. 2019(12)
[2]变电站继电保护电磁干扰问题分析[J]. 朱德亮,韩少卫,曾伟华. 科技创新与应用. 2019(35)
[3]极端温度条件下电子式电流互感器采集卡电磁抗扰度性能的实验研究[J]. 赵鹏,赵明敏,刘冠辰,郑志超,杨志超,陈恒林. 电网技术. 2020(02)
[4]电子式互感器采集单元可靠性分析及设计[J]. 闫志辉,宋一丁,郭震,王晓锋. 自动化仪表. 2019(09)
[5]智能变电站电子式电流互感器异常情况分析[J]. 张鲁,邵庆祝,唐小平,苏涛,黄云龙,余淑琴,汪本清. 安徽电力. 2019(02)
[6]35 kV变电站设备故障及维护[J]. 张冉. 中国新技术新产品. 2019(08)
[7]高压变电站继电保护抗干扰技术[J]. 张向敏. 电子技术与软件工程. 2019(07)
[8]变电站继电保护装置抗电磁干扰问题的研究[J]. 邓兵华,何腾芳,戴亦,陈媛. 通信电源技术. 2019(03)
[9]罗氏线圈电流互感器电屏蔽结构缺陷误差机理研究[J]. 徐子立,胡浩亮,刘琦,张茜. 高压电器. 2019(02)
[10]电子式互感器电磁兼容试验研究[J]. 汪婕,王娜,赵卉. 科学技术创新. 2019(05)
博士论文
[1]GIS中特快速暂态过电压及其对电子式互感器影响的研究[D]. 康兵.武汉大学 2016
[2]电子式互感器性能评价体系关键技术研究[D]. 李振华.华中科技大学 2014
[3]电流型电子式电压互感器关键技术及其应用研究[D]. 邵霞.湖南大学 2013
[4]基于分布式电源的微网控制及运行优化研究[D]. 赵耀.南开大学 2013
硕士论文
[1]电子式电流互感器的设计与可靠性研究[D]. 严晰.吉林大学 2018
[2]全光纤电流互感器温度特性建模分析及优化方法的研究[D]. 王兵.华北电力大学(北京) 2018
[3]电子式互感器在智能变电站中的应用研究[D]. 朱金摇.湖南工业大学 2017
[4]电子式互感器信号采集单元积分特性及抗扰性能研究[D]. 段显壮.大连理工大学 2017
[5]中压电容分压型电子式电压互感器的频率特性研究[D]. 张宇.华中科技大学 2017
[6]数字化变电站电气设备检修策略研究[D]. 刘鑫.华北电力大学(北京) 2017
[7]电磁式和光电式电流互感器混用对线路差动保护影响的研究[D]. 王锬.太原理工大学 2016
[8]有源式ECT的可靠性研究[D]. 苏力.华中科技大学 2016
[9]数字化变电站技术在变电站改造中的研究与应用[D]. 江洋.华北电力大学 2015
[10]电子式互感器在智能变电站中的电磁兼容问题研究[D]. 王昀.华中科技大学 2015
本文编号：2920337
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