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避雷器在线监测装置试验的分析和电磁兼容性能的考核

时间:2020/6/18 15:33:39   作者:网友投稿   来源:yuexiangyun.com   阅读:9504   评论:0
内容摘要:随着物联网技术的发展和通信技术水平的提高,在线监测技术得以快速发展,越来越受到人们的重视,应用范围越来越广,应用领域包括智能家居、电动汽车、智能变电站、电力系统等,其中避雷器在线监测技术是近年来研究的热点之一。电力系统中的避雷器自身工况将直接关系到电力系统运行的稳定性和安全性,因此,对避雷器工况进行在线监测显得十分必要...
随着物联网技术的发展和通信技术水平的提高,在线监测技术得以快速发展,越来越受到人们的重视,应用范围越来越广,应用领域包括智能家居、电动汽车、智能变电站、电力系统等,其中避雷器在线监测技术是近年来研究的热点之一。电力系统中的避雷器自身工况将直接关系到电力系统运行的稳定性和安全性,因此,对避雷器工况进行在线监测显得十分必要。

线路用避雷器在线监测装置一般被安装于露天户外,它属于弱电二次设备,周围电磁环境复杂,其电磁兼容问题日益突出,直接影响在线监测装置的正常运行,甚至对在线监测装置造成破坏,使其不能工作。因此,本文对线路用避雷器在线监测装置展开电磁兼容试验技术研究,以期提高其在复杂电磁环境下工作的稳定性和安全性。


避雷器在线监测装置试验的分析和电磁兼容性能的考核


目前市场上避雷器用在线监测装置研发生产的厂家较多,外观结构形式、工作原理、通信方式、供电方式等不尽相同,本文以某单位的样机为样品进行电磁兼容试验的分析和电磁兼容性能的考核。

1 监测装置电磁干扰源的分析

可将电磁干扰源分为自然干扰源和人为干扰源。自然干扰源包括日常生活中所见的雷电、宇宙噪声等。人为干扰源包括广播信号、手机信号、电视信号、蓝牙信号、WiFi信号、高压架空输电线路、轨道交通等。

线路用避雷器在线监测装置被安装于避雷器的接地端,与避雷器相串联,尾部与输电线路铁塔相搭接。

其所在位置的电磁干扰源大致包括:①输电线路正常工作产生的稳态工频电磁场;②输电线路短路产生的瞬态电磁场;③自然界雷电产生的瞬态电磁场;④自然界存在的广播、电视、通信、雷达和导航等无线电电磁场;⑤检修时工作人员所携带静电荷产生的静电放电瞬态电磁场。

从以上分析可知,线路避雷器在线监测装置所处的电磁环境极为恶劣,正常运行中会受到各种电磁干扰,可能影响其正常运行与通信,甚至对其造成损坏,使其不能正常工作。因此,对线路避雷器在线监测装置展开电磁兼容研究已十分迫切。

2 监测装置的构成

对线路用避雷器在线监测装置基本上可以划分为以下4种:①按照输电线路的类型分为交流型和直流型;②按照线路避雷器的类型分为无间隙型和有间隙型;③按照数据通信方式的类型分为远传型和非远传型;④按照供电方式的类型分为锂电池供电、太阳能板供电和耦合感应取电。

本次电磁兼容试验所用的是交流远传型太阳能板供电的监测器,适用于无间隙型和有间隙型线路避雷器。该在线监测装置由3部分构成,分别为监测器、信号综合处理装置和供电部分,其示意图如图1所示,其工作原理及结构分别如下。


图1 在线监测装置构成示意图
2.1 监测器

采用穿芯电流互感器及穿芯计数线圈的形式将采集的信号通过电缆传输给信号综合处理装置。监测器机壳采用屏蔽壳体,并进行接地处理。

2.2 信号综合处理装置

将全电流信号及雷电流信号传输至高速A/D处理,中央处理器在得到A/D处理数据且经过数字滤波等算法处理后,将数字信号通过433M通信芯片和天线传输到接收装置(可用模拟服务器接收装置替代)。信号综合处理装置的机壳采用屏蔽壳体,并进行接地处理。

2.3 供电部分

供电采用太阳能电池板和模块电池实现,将太阳能电池板放置于屏蔽壳体之上,将电池模块放置于屏蔽壳体内部。

3 试验项目的分析

3.1 干扰机理分析

可将电磁干扰按干扰路径分为传导干扰和辐射干扰。传导干扰是指干扰源产生的干扰信号经传输电路(包括共阻抗、共电源等耦合方式)耦合至设备内部,对设备造成干扰。辐射干扰是指干扰能量以电磁波的形式在介质中进行传播,进而通过设备的机壳缝隙、设备机壳、设备所连接线缆等部位耦合至设备的内部,造成对设备的干扰。

然而,在设备使用现场,一个设备受到电磁干扰,既可能是由多个干扰源通过不同的耦合路径干扰所致,也可能是由同一个干扰源通过不同的耦合路径所致,还可能二者同时存在,因此,对于出现电磁干扰问题,需要具体问题进行具体分析,因地制宜,采取不同的措施进行处理。

3.2 试验项目

根据有关文献对试验端口的定义,将在线监测装置试验端口分为信号端口、机壳端口和接地端口。同时,根据国家电磁兼容标准,确定相应的试验项目,见表1。

4 试验要求

4.1 合格判据

在线监测装置在所有项目的试验期间及试验后均能够正常工作,与模拟服务器之间的通信正常,不能出现通信中断、误码和乱码等现象。

4.2 试验项目具体要求

具体的试验项目要求见表2(略)。


表1 试验项目一览表
5 试验方法及过程

5.1 试验回路

为了充分对在线监测装置电磁兼容特性进行验证,本次搭建的试验回路如图2所示。监测部分的3个监测器将采集到的信号经线缆传输至信号处理装置,处理后的信号经通信天线无线传输至模拟服务器进行数据接收、处理和显示。


图2 试验回路连接示意图
5.2 工作状态

在线监测装置具有超低功耗、低功耗、正常和大功率4种工作模式,因为在其工程应用中大部分采用低功耗模式,所以为了模拟其正常工况下的工作状态,试验过程中的在线监测装置工作在低功耗模式。同时,为了让干扰信号能充分干扰在线监测装置,试验期间在线监测装置和服务器通信频率为每秒1次,通信信息内容均为“这是测试!!”。


7 结论

本文分析了线路用在线监测装置所处的严酷电磁环境,结合实际研发出样机,根据最严酷等级具体的试验要求,搭建了完整的试验回路,并用研发样机完成了首次电磁兼容试验;在试验过程中,发现电快速脉冲群试验结果不满足试验要求,又提出了一个整改设计方法,并对此整改重新进行了试验,试验结果满足要求,效果良好。

标签:避雷器 在线 监测 装置 试验 

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