4 提高采集器、合并单元各端口抗扰度水平措施
对于微机类产品,只要机箱屏蔽效能及接地措施得当,发射试验、静电放电试验容易通过。机箱进行结构设计时,特别注意缝隙及窗口的处理,涉及到前面板的和侧板及顶盖的接缝、后面板插件与侧板及顶盖的接缝、后面板插件间的缝隙、上盖板和侧板及前后横梁的迷宫结构、前面板的液晶和按钮的窗口以及后面板的接线端子接口。这些方面决定了机箱屏蔽效能。机箱各个部件搭接良好,金属盖板和面板必须以低阻抗连接,至少在两点搭接起来。选择电屏蔽、磁屏蔽较好的材料,并良好接地。
由于采集器、合并器采用光纤通信,所涉及的电磁兼容试验容易通过。但是若采用电气接口,则要十分小心。
抗扰度试验项目中以瞬态骚扰最为麻烦,包括静电放电、1MHz衰减振荡波、电快速瞬变、浪涌。瞬变骚扰的快速上升沿是破坏电路工作的最主要因素,因为它们在传输过程中衰减最小,并在感性地线和信号线中产生较大的电压,对数字电路影响较大。对瞬变骚扰可采取以下措施:
a)使所有外界接口在空间上相互靠近;
b)在所有接口的入口处进行对地滤波;
c)用共模扼流圈或光电耦合器隔离敏感接口;
d)使用有屏蔽层电缆,并将屏蔽层连接到地线上
e)在各个电源、信号及控制线端口对大地加入耐压值较高的0.1μf或0.01μf解耦电容,构成泻放回路。
f)对于浪涌骚扰,过电压保护或浪涌保护器件来抑制,通过这些器件将浪涌电流泻放至大地。常用的元器件是压敏电阻、齐纳二极管、气体放电管等。电源端口、信号端口由于信号线较少,添加这些器件比较容易,而输入、输出端口则刚好相反。
g)采用带有屏蔽层的辅助电流、电压互感器。
特别地,对于处于开关场内的采集器由于其电磁环境极其恶虐,其输入电流、电压信号有很小,极易受电磁骚扰的影响,对后端的继电保护、测控、计量的稳定运行意义重大,电磁兼容设计尤为关键。可以从以下几个方面进行研究:
a)机箱机构设计,特别是缝隙及窗口、电气信号接口以及接地必须满足外壳端口对电磁兼容的要求;
b)持续时间长、能量较强的浪涌骚扰对采集器影响巨大,必须给与足够的重视。对于电源端口,由于依赖取能线圈获得电源,提供5V、+/-15V工作电源及基准电源,浪涌骚扰对电源系统影响极大;对于电流、电压端口,Rogowski线圈、串行感应分压器的输出信号经过低通滤波进入数据采集系统,浪涌骚扰可能损害弱电系统(5V或3.3V),甚至烧毁元器件。电流、电压端口以及电源端口必须设置过电压保护或浪涌保护器件抑制浪涌骚扰。
c)电流、电压端口以及电源端口要设置滤波或磁珠等器件,抑制快速瞬变脉冲群及1MHz和100kHz衰减振荡波骚扰。
5 结论
电子式电流、电压互感器数字变电站的基础。针对采集器、合并器的端口分析各种骚扰对系统影响及抑制措施。合并器电磁兼容研究完全可以参考微机型继电保护装置。采集器电磁兼容设计时重点考虑机箱设计以及抑制浪涌、快速瞬变脉冲群及1MHz和100kHz衰减振荡波骚扰。实践表明,上述分析方法及措施是有效的,有一定的指导意义。
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准《互感器第七部分:电子式电压互感器》
[3]中华人民共和国国家标准《电气继电器第26部分:量度继电器和保护装置的电磁兼容要求》
[4]OET700系列数字式光电电流、电压互感器说明书,南京新宁光电自动化有限公司
[6]程利军微机继电保护装置电磁兼容研究华北电力大学博士论文2001
[7]程利军几种瞬变骚扰抗扰度试验分析继电器2002,9