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电力通信设备的电磁兼容性要求分析

我爱方案网| 电力通信设备,电磁兼容性| 2011-11-09
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中心议题:
    *对电力通信设备电磁兼容性的分析  
    *提出对电磁兼容性的处理方式
解决方案:
    *抗瞬态波骚扰源的试验项目

    *抗连续波骚扰源的试验项目


目前,我国电力通信事业伴随着电力工业的蓬勃发展而快速成长,电力通信领域在国家电网公司努力打造“一强三优”的宏伟目标下,正在逐步实现技术上数字化、应用上网络化和运行上规范化。针对《电力通信专业标准体系架构导则》,国家电网公司已下达了《电网通信设备电磁兼容性能规范》企业标准的编制任务,该项标准的制定将规范电力通信设备的电磁兼容技术要求,为保证电力系统安全、可靠运行奠定了基础。过去曾经出现过电力通信设备开关电源在生产调试过程中产品技术性能正常,一旦安装到电力系统的变电站投入运行后经常出现不正常的工作状态,如开关电源发生保护、自行切断供电的情况。更为严重的是,某省电网在500 kV双回线系统中,一路出现接地短路故障时,另一回路工作的国外高频保护通信设备收到干扰信号,错发继电保护跳闸信号,导致电力系统故障的扩大。以上的现象都是由于设备的电磁兼容性不符合要求所致,因此,尽早规范电力通信设备电磁兼容性的技术要求是非常必要的。

电力通信设备电磁兼容性

所谓电磁兼容性(EMC,ElectromagneticCompatibility)包括2个方面的含义,即设备或系统产生的电磁发射不致影响其他设备或系统的功能,而本设备或系统的抗干扰能力又足以使本设备或系统的功能不受其他干扰的影响。对任何可能引起装置、设备和系统性能降低或对有生命、无生命物质产生损害作用的电磁现象称为电磁骚扰;而对电磁骚扰引起的设、传输通道或系统性能的下降称为电磁干扰。减少电磁干扰可从抑制干扰源、切断干扰传播途径、提高干扰受体的抗扰度水平出发,采取各种措施,如屏蔽、滤波和接地等方法。

电磁骚扰随处可在,但对处于变电站强电磁环境下的设备,其承受的电磁干扰将更加严重。变电站的电力通信设备由于其发信支路工作于功率发送状态,极易产生电磁骚扰;而收信支路工作于弱信号检测状态,将更容易成为被干扰对象,以造成该设备工作性能下降或停止工作。这一点使电力通信设备比其他电力自动化设备的电磁兼容性要求更为严格和重要。

电力通信设备是电力系统运行设备的一个部分,在讨论其电磁兼容问题时,不应该把它孤立地作为一个电子设备来进行,而要结合电力系统的电磁环境进行综合、全面地考虑。研究电力通信设备的电磁兼容性能,最终目的是提高其抵御各种电磁干扰的能力,同时降低设备对周围其他设备的干扰程度,从而提高系统运行的可靠性。然而,设备抗干扰性能的提高并不是无限度的,无论是从技术上还是经济上都是不现实的。从电力系统这一总体电磁环境角度出发,只有在对干扰源以及干扰耦合途径进行深入研究的基础上,对电力通信设备所处的电磁环境进行合理的评估,才能对其抗干扰性能提出合理的要求,并在此基础上研究提高其抗干扰能力以及抑制其所产生干扰的程度。

电磁兼容的标准体系现状

电磁兼容的标准体系是由基础标准、通用标准、产品类标准和产品标准组成,其结构如图1所示。

图1电磁兼容标准体系

电力通信行业电磁兼容标准还处于缺乏统一规范的状态,在产品标准的电磁兼容内容中可能还存在测试项目的选择不合理,试验级别和结果判定方法未定义或者不适用等问题。因此,这次国家电网公司关于《电网通信设备电磁兼容性能规范》企业标准的编制任务就是要解决上述问题。

抗瞬态波骚扰源的试验项目

1)静电放电抗扰度。检查人或物体在接触设备时所引起的放电(直接放电),以及人或物体对设备邻近物体的放电(间接放电)时对设备工作造
成的影响。
2)电快速瞬变脉冲群抗扰度。模拟电网中众多的机械开关在切换电感性负载时或继电器触点弹跳时所产生的干扰。
3)浪涌(冲击)抗扰度。模拟自然界里的雷击(间接雷)以及供电线路中因大型开关切换所引起的单极性浪涌冲击对设备的影响。
4)脉冲磁场抗扰度。雷击在金属结构中产生的浪涌电流或电力系统故障的起始暂态所引发的磁场,这类磁场与其产生源一样是脉冲型的。
5)阻尼振荡磁场抗扰度。阻尼振荡磁场是由高压变电站的隔离刀闸切合高压母线产生的,设备在运行状态下接受此项试验。本项不包括电缆和
现场其他设备通过感性或容性耦合而引起的骚扰。
6)电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度。电压暂降、短时中断是由电网、电力设施的故障突然出现大变化引起的,在某些情况下会出现2次或
多次连续的暂降或中断。电压变化是由连接到电网的负荷连续变化引起的。
7)振荡波抗扰度。由隔离刀闸操作可引起振荡波,振荡波分单次(振铃波)和阻尼振荡的脉冲群(阻尼振荡波)2种。

抗连续波骚扰源的试验项目

1)射频电磁场辐射抗扰度。主要考核80~
1 000 MHz范围的辐射电磁场对运行设备的影响。
2)射频场感应的传导骚扰抗扰度。主要考核0.15~80 MHz范围的辐射电磁场产生传导骚扰对设备的影响。
3)谐波和谐间波。谐波是处于基波频率整数倍的电磁骚扰,而谐间波是出现在非基波频率整数倍处的连续的信号成分对设备的影响。
4)工频磁场抗扰度。用于模拟在输电线或母线附近由于流过大电流所产生的工频强磁场对电子设备(尤其是带有磁敏元件的设备)产生的影响。
5)射频场感应的传导骚扰抗扰度。考核产品或设备通过电缆线耦合外界9 kHz~80 MHz电磁骚扰后能否保持正常工作状态的能力,电磁发射试验是测量设备在150 kHz~1 GHz范围内对向外界辐射的无线电骚扰电平的限值。
以上各不同测试项目分别针对不同的电磁骚扰类别,对于不同的电力通信设备应合理地选择相应的测试项目。

 

 



电力通信设备的端口

电力通信设备种类繁多,但其共性均为通过不同的端口实现通信及其功能。为此,有必要对电力通信设备的端口进行定义,并按照其端口的类别提出电磁兼容测试项目及指标要求。电力通信设备的端口如图2所示。EUT为受试电力通信设备。

图2 电力通信设备的端口

判定条件要求

电磁兼容试验结果的评定条件分为4类,分别为:A类,在技术要求限值内性能正常;B类,功能或性能暂时降低或丧失,但能自行恢复;C类,功能或性能暂时降低或丧失,但需操作者干预或系统复位;D类,因设备(元件)或软件损坏,或数据丢失而造成不能自行恢复至正常状态的功能降低或丧失。上述4种结果中,A类结果可判定为合格,D类结果判定为不合格,B类和C类结果,应根据电力通信设备传输的信息重要性不同来予以确定。电力通信设备由于在通信网络中所处的位置不同,传输的信息重要性不同,其对于电磁兼容试验结果的判定条件也需要区别对待。建议对于传输继电保护信号和有传输时间实时性要求的设备按照A类判据,工作于电力通信网络中心位置的设备按照A类或B类判据,而工作与电力通信网络边缘位置的设备按照B类或C类判据。

结束语

电磁兼容概念是近几年国内普遍开始关注的热点,电力通信设备的电磁兼容性更是在电网运行中占据着举足轻重的重要地位,它的性能优劣将直接影响到电网的安全稳定运行。目前电力通信技术领域还没有一个有针对性的电网通信设备电磁兼容性能的通用标准,因此,本文所提出的内容将对电力通信设备的电磁兼容性能要求具有普遍的实用价值。

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