合并单元应能实现以下三个功能:
a)同步功能,识别外部输入的同步脉冲时钟信号,给采集器发送数据采集同步转换信号。
b)数据采集和处理功能,FPGA用于接收9路采集器的光信号;采集交流变换模件输出的18路模拟信号(5A/1A、100V),兼容常规的电流、电压互感器。
c)数字通道输出功能,将采样数据进行组桢并发送给计量、保护及测控装置。
合并器的原理框图如图3所示。
电子式电流互感器传感头部件电气输出为200mV(保护)、4V(测量),合并器数字输出为2D41H(测量)及01CFH(保护);电子式电压互感器传感头部件电气输出为4V,合并器数字输出为2D41H。
值得注意的是,采集器输出按照IEC60044-7/8标准,基于FT3链路层进行曼彻斯特编码发送,传输速率(2.5Mbit/s)较慢,采用光纤传输系统或铜线型传输;合并单元输出按照IEC61850-9标准,基于IEEE8802-2和ISO/IEC8802-3,即通过以太网进行发送,速度可达100Mbit/s甚至更高。
图3 合并器原理框图
2 电子式互感器电磁兼容要求
电磁骚扰以辐射和传导方式侵害设备。“端口”就是电磁骚扰传输的界面或途径,通过这些端口,电磁骚扰进入或出自被考虑的设备。骚扰现象的性质和程度与端口类型有关。辐射骚扰出现在设备周围的媒体中,传导骚扰出现在各种金属性媒体中。
采集器和合并器根据需要是一对一、一对多或多对一等组合方式。图1是高压、超高压系统电子式互感器示意图,三相保护、测量电流、电压互感器通过六个采集器,通过光纤与该间隔合并器相连,其中采集器安装在开关站内,电磁环境非常严酷。另外,对于35kV及以下系统,可以采用“两表法”配置电流、电压互感器,将电子式电流、电压互感器封装在一起,通过电气接口的屏蔽电缆与合并器相联,此时,采集器、合并器合二为一,与传感头部件一起安装在开关柜,。电磁环境更加严酷。
我们可以将电子式互感器抽象为各种端口,研究电磁骚扰侵入途径及防护。如图4所示。
其中,a-高压线,b-外壳端口,c-接地端口,d-信号端口,e-指令端口,f-通信端口,g-交流电源端口,h-直流电源端口;部件1为在开关站区的“户外部分”,部件2为在控制柜区的“户内部分”。GB/T20840.7-2007、GB/T20840.8-2007(IEC60044-7,8)标准给出了电子式互感器电磁兼容要求,发射要求参照GB4824发射限值要求,表1列出了抗扰度试验的要求。