柱上开关开断对二次智能设备的电磁干扰探讨

2019-09-27景伟刘波

商品与质量 2019年21期

景伟刘波

平高集团智能电力科技有限公司河南平顶山 467000

随着经济的发展，带动着电网的发展，以及技术快速的发展，智能设备也变成现在时代发展的需求，也是时代发展的必然结果。柱上开关设置对智能设备起到了保护的作用，所以说开关的设置是非常重要的，其中内部结构是比较复杂的，开关分合的过程中，会产生很大的电流，对设备产生极大电磁的干扰，并且由于高压开关操作而容易受到瞬态高频干扰。另外，低压部件之间可能发生串扰，并且诸如显示器的功能可能受到光的影响，对二次的智能设备的电磁干扰也是非常大的。

高压开关操作时，触头间会产生一系列电弧，电弧的燃烧、重燃将会在断开的母线上产生瞬态电磁场，向周围空间辐射能量，同时，母线上的瞬态过程还可以通过连接到母线上的设备（如电流互感器CT）传导到二次回路，从而引起二次智能设备误动、拒动。柱上开关（见图1）作为配电线路保护的关键设备，由FTU（FeederTerminalUnit）控制器，对其进行远程操控，由于两者由电缆相连，断路器操作会引起的瞬态干扰，并通过高压开关进行操作，触头间会产生一系列电弧。

图1 柱上开关

1 信号波形的频谱分析

1.1 小波分析

针对信号的频谱分析，目前主要有傅里叶变换（FFT）和小波分析，FFT虽然能对波形的整体频带分布进行分析，但由于本文信号采集的采样率较高，达到500MHz，频率成分复杂，FFT的结果无法反映干扰信号的具体频带分布和产生时间；同时瞬变部分均集中在零点附近，该部分是研究和关注的重点，而FFT无法提取局部时间段内的频域特征信息[1]。综合考虑，本文采用小波分析对时域波形进行分析。小波分析方法是一种窗口（面积）大小固定但时间窗和频率窗都可以改变的时频局域化分析方法，即在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率，可以很好地弥补FFT的不足，用于本文正常信号中的局部瞬态突变信号的检测分析。

1.2 柱上开关开断对CT二次侧电流影响分析

柱上开关的合成开断试验布置如图2所示，CT二次侧输出电流干扰是FTU控制器中传导干扰的主要来源，也是离柱上开关最近，最易受到传导、辐射干扰的部分，所以有必要对该部分的电流波形进行分析。不同情况下CT二次侧电流时域波形，波形中虚线区域变化较大，重点对该部分进行分析；ACB开断燃弧过程对二次侧信号产生的干扰较小，但过零时与故障情况一样产生了较为明显的干扰突变信号；柱上开关开断燃弧过程与电弧过零时刻均会产生明显高频干扰；同时对比时域图发现：由于ACB距二次设备较远，对二次回路的干扰与柱上开关相比较小。

图2 试验布置图

1.3 柱上开关开断对控制器输入电流影响分析

柱上开关CT二次侧输出电流信号经电缆传入控制器，由于传输线较长线路排布较密，信号在传输过程可能会遭受高频辐射干扰；为了验证这一情况，选取了故障未加电压源情况下，CT输出信号与FTU控制器输入信号波形进行分析[2]。控制器的输入电流干扰情况较CT输出电流严重，为了确定增加干扰信号的频带范围，同样对虚线区域采用小波函数db5进行6层小波分解，并计算特征能量；发现细节系数d1、d4、d5、d6所在频段特征能量均有所增加，其中d4增加最大为100，且逼近系数a6所在频段特征能量减少；说明电流信号经电缆传入控制器输入端的过程中受到了一定的高频干扰，使得高频干扰信号能量增加；分析主要有两方面的原因：①控制器与柱上开关的传输电缆较长，屏蔽电缆屏蔽效果有限，使得传播过程中受到的高频辐射干扰较为严重，这从频带125-250MHz的特征能量增加较大可以看出；②柱上开关与控制器连接的同轴电缆中线路排布较密[3]。