电子式互感器在智能变电站中的电磁兼容问题研究

发布时间：2017-09-25 20:33

  本文关键词：电子式互感器在智能变电站中的电磁兼容问题研究

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【摘要】：随着智能电网上升成为国家战略,智能变电站进入快速发展阶段。电子式互感器作为变电站中与一次侧沟通的设备,为电网二次设备提供一次电压电流信息因而具有重要作用。由于变电站电磁环境极为复杂同时电子式互感器包含有许多电子器件,电磁骚扰已经成为电子式互感器故障的首要因素,因此有必要对电子式互感器的电磁兼容问题进行研究,保证其在智能变电站中稳定可靠运行。本文介绍了电子式互感器在变电站应用情况,在深入研究电子式互感器标准IEC60044-7/8和变电站通信协议IEC61850的基础上,研制了以MSP430为核心的采集器和以ARM9为核心的合并单元。设计电子式互感器电磁兼容措施需要对各类骚扰的特征量进行分析统计。本文以此为出发点深入分析了变电站中存在的主要电磁骚扰,并对各类骚扰按照能量的幅值和频率特征进行了归类。对智能变电站中存在的特殊的VFTO骚扰本文单独进行了研究并得出了该类骚扰的特征量。为了抑制变电站电磁骚扰对电子式互感器的影响,本文结合电子式互感器实际电子器件深入研究了各类电磁骚扰对互感器的耦合路径,量化分析了电磁骚扰对电子式互感器传感元件和二次电路工作性能以及测量准确度的影响。在此基础上本文以各类电磁骚扰的幅值和频谱特征量为依据,设计了抑制骚扰的硬件滤波器电路并给出了采集器和合并单元的外部防护措施。该滤波器由于考虑了VFTO的影响,相较现行实际工程中采用的滤波电路具有更优良的电磁防护性能。最后对文章设计的电子式电压互感器和电子式电流互感器进行了准确度试验、冲击耐压试验和隔离开关分合容性小电流实验,试验结果表明所研制的电子式互感器具有良好的电磁兼容性能,具有良好的测量精度。
【关键词】：智能变电站 电子式互感器 电磁兼容 VFTO
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM63;TM45
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 智能电网和智能变电站的发展趋势10-13
• 1.2 电子式互感器在智能变电站实际应用中的问题13-16
• 1.3 本文所做的主要工作16-18
• 2 电磁兼容原理和变电站各类电磁干扰分析18-31
• 2.1 电磁兼容原理18-22
• 2.1.1 电磁干扰和电磁兼容18
• 2.1.2 电磁骚扰的耦合方式18-20
• 2.1.3 电磁干扰的主要抑制方法20-22
• 2.2 变电站常见电磁骚扰事件22-26
• 2.2.1 高压开关操作22-23
• 2.2.2 雷电冲击23-24
• 2.2.3 系统接地故障24
• 2.2.4 无线电辐射场24
• 2.2.5 气体绝缘变电站快速暂态过电压24-26
• 2.3 电子式互感器电磁兼容性能指标26-31
• 3 电子式互感器的功能设计31-44
• 3.1 电子式互感器的整体架构31-32
• 3.2 电子式互感器的硬件实现32-39
• 3.2.1 采集器单片机最小系统33-35
• 3.2.2 AD转换电路35-36
• 3.2.3 光传输模块的设计36-37
• 3.2.4 合并单元的实现方案37-38
• 3.2.5 以太网控制器38-39
• 3.2.6 电源模块39
• 3.3 电子式互感器的软件设计39-44
• 3.3.1 采集器的软件部分39-42
• 3.3.2 合并单元的软件部分42-44
• 4 电子式互感器的电磁兼容分析与设计44-59
• 4.1 变电站骚扰源频谱特性分析44-48
• 4.2 变电站电磁骚扰到电子式互感器的具体耦合路径48-51
• 4.2.1 电磁骚扰通过传感器进行耦合48-49
• 4.2.2 电磁骚扰通过二次电路进行耦合49-50
• 4.2.3 VFTO导致的地电位升高50-51
• 4.3 电子式互感器电磁兼容的硬件电路设计51-56
• 4.3.1 EFT/B的滤波器设计51-52
• 4.3.2 浪涌的滤波器设计52-55
• 4.3.3 VFTO的干扰抑制措施55-56
• 4.4 电子式互感器电磁兼容的软件设计56-58
• 4.5 其他电磁兼容措施58-59
• 5 电子式互感器性能试验59-67
• 5.1 电子式互感器的测试系统59-61
• 5.2 准确度试验61-63
• 5.3 冲击耐压试验63-66
• 5.4 隔离开关分合容性小电流试验66-67
• 全文总结67-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-75

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本文编号：919483