華意電力是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)三相電流微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的廠家，本公司生產(chǎn)的三相電流微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀在行業(yè)內(nèi)都廣受好評(píng)，以打造最具權(quán)威的“三相電流微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀 “高壓設(shè)備供應(yīng)商而努力。
目前,以微電子設(shè)備為主要構(gòu)成器件的微機(jī)繼電保護(hù)裝置被廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)各電壓等級(jí)的變電站、發(fā)電廠中。微機(jī)繼電保護(hù)裝置的可靠性對(duì)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行極其重要。本文針對(duì)這種情況下微機(jī)繼電保護(hù)的電磁兼容問(wèn)題進(jìn)行了討論。
關(guān)鍵詞 微機(jī)繼電保護(hù);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(shè)備有效性能的電磁能量。嚴(yán)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(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)期的電磁環(huán)境中,按設(shè)計(jì)要求正常工作的能力。它是電氣、電子設(shè)備或系統(tǒng)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(shè)備或系統(tǒng)應(yīng)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(shè)備或系統(tǒng)不產(chǎn)生超過(guò)規(guī)定限度的電磁干擾。
2 微機(jī)繼電保護(hù)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和來(lái)源
在變電站當(dāng)中,電磁騷擾的起因和傳播途徑主要如下:
1)雷擊線路、構(gòu)架和控制樓。當(dāng)雷擊在變電站的戶外線路或構(gòu)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上感應(yīng)出騷擾電壓;
2)系統(tǒng)短路故障。故障時(shí),和雷擊的情形類似,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(biāo)準(zhǔn)波形為1.2/50μs,雷擊線路引起的大氣行波的傳播則由于線路的衰減一般常用的標(biāo)準(zhǔn)波形為4/10μs。雷電流峰值是個(gè)隨機(jī)值,最大可達(dá)200 kA。在電力系統(tǒng)當(dāng)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(tǒng)短路故障
系統(tǒng)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(tǒng)計(jì)表明,變電站內(nèi)高壓母線的單相接地時(shí),在二次電纜的芯線上產(chǎn)生的騷擾電壓比較嚴(yán)重,騷擾電壓的峰值可達(dá)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(duì)高壓回路中合閘操作引起的暫態(tài)現(xiàn)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(diào)整好各模塊的參數(shù):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(shù)設(shè)置,要將理想開(kāi)關(guān)模塊的初始狀態(tài)設(shè)為Open,以接受來(lái)自Step模塊的開(kāi)關(guān)信號(hào)動(dòng)作閉合,將示波器模塊參數(shù)設(shè)置中的Limit points data to last前的對(duì)號(hào)去掉,或設(shè)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(tǒng)側(cè)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(cè)量流過(guò)隔離開(kāi)關(guān)的電流大小并將測(cè)得的電流信息送入示波器顯示波形,用Voltage Measurement模塊來(lái)測(cè)量電容兩端的電壓大小,將測(cè)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(cè)得的電壓作差,并將結(jié)果送入Abs模塊取絕對(duì)值;擊穿電壓特性曲線近似用一條斜線表示,即用Ramp模塊來(lái)模擬預(yù)設(shè)擊穿電壓特性,合閘時(shí)斜率為負(fù),刀閘合的速度越快,則斜率的絕對(duì)值越大;Abs模塊與Ramp模塊輸出的結(jié)果送入Rational Operator模塊,將Rational Operator模塊的關(guān)系參數(shù)設(shè)為(>=);這樣就可以時(shí)刻比較開(kāi)關(guān)兩端電壓和預(yù)設(shè)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(dǎo)通;并設(shè)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(xiàn)。
4 微機(jī)繼電保護(hù)裝置的屏蔽
在微機(jī)繼電保護(hù)的裝置內(nèi)部,通常的屏蔽指的就是電磁感應(yīng)屏蔽和靜電屏蔽。
當(dāng)微機(jī)繼電保護(hù)裝置下放到開(kāi)關(guān)場(chǎng),如不采取有力的措施,微機(jī)繼電保護(hù)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(guó)比較早的采用保護(hù)下放方案的500kV變電站內(nèi),考慮了在保護(hù)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(dá)60dB。這樣,直接進(jìn)入到裝置內(nèi)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(jié)論
微機(jī)繼電保護(hù)裝置工作于變電站中,所受的電磁干擾是很嚴(yán)重的。要提高保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)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(shè)備和系統(tǒng)通用的電磁兼容性設(shè)計(jì)技術(shù),被廣泛地使用在微機(jī)繼電保護(hù)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(dá)到理想的抑制干擾的效果,同時(shí)也得出微機(jī)繼電保護(hù)裝置一般被安裝在變電站內(nèi),變電站是復(fù)雜電磁環(huán)境的代表,絕大多數(shù)的電磁干擾現(xiàn)象在變電站中均有發(fā)生。
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