柱上開關(guān)開斷對二次智能設(shè)備的電磁干擾探討

景偉 劉波

平高集團智能電力科技有限公司 河南平頂山 467000

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，帶動著電網(wǎng)的發(fā)展，以及技術(shù)快速的發(fā)展，智能設(shè)備也變成現(xiàn)在時代發(fā)展的需求，也是時代發(fā)展的必然結(jié)果。柱上開關(guān)設(shè)置對智能設(shè)備起到了保護的作用，所以說開關(guān)的設(shè)置是非常重要的，其中內(nèi)部結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的，開關(guān)分合的過程中，會產(chǎn)生很大的電流，對設(shè)備產(chǎn)生極大電磁的干擾，并且由于高壓開關(guān)操作而容易受到瞬態(tài)高頻干擾。另外，低壓部件之間可能發(fā)生串擾，并且諸如顯示器的功能可能受到光的影響，對二次的智能設(shè)備的電磁干擾也是非常大的。

高壓開關(guān)操作時，觸頭間會產(chǎn)生一系列電弧，電弧的燃燒、重燃將會在斷開的母線上產(chǎn)生瞬態(tài)電磁場，向周圍空間輻射能量，同時，母線上的瞬態(tài)過程還可以通過連接到母線上的設(shè)備（如電流互感器CT）傳導到二次回路，從而引起二次智能設(shè)備誤動、拒動。柱上開關(guān)（見圖1）作為配電線路保護的關(guān)鍵設(shè)備，由FTU（FeederTerminalUnit）控制器，對其進行遠程操控，由于兩者由電纜相連，斷路器操作會引起的瞬態(tài)干擾，并通過高壓開關(guān)進行操作，觸頭間會產(chǎn)生一系列電弧。

圖1 柱上開關(guān)

1 信號波形的頻譜分析

1.1 小波分析

針對信號的頻譜分析，目前主要有傅里葉變換（FFT）和小波分析，F(xiàn)FT雖然能對波形的整體頻帶分布進行分析，但由于本文信號采集的采樣率較高，達到500MHz，頻率成分復(fù)雜，F(xiàn)FT的結(jié)果無法反映干擾信號的具體頻帶分布和產(chǎn)生時間；同時瞬變部分均集中在零點附近，該部分是研究和關(guān)注的重點，而FFT無法提取局部時間段內(nèi)的頻域特征信息[1]。綜合考慮，本文采用小波分析對時域波形進行分析。小波分析方法是一種窗口（面積）大小固定但時間窗和頻率窗都可以改變的時頻局域化分析方法，即在低頻部分具有較高的頻率分辨率和較低的時間分辨率，在高頻部分具有較高的時間分辨率和較低的頻率分辨率，可以很好地彌補FFT的不足，用于本文正常信號中的局部瞬態(tài)突變信號的檢測分析。

1.2 柱上開關(guān)開斷對CT二次側(cè)電流影響分析

柱上開關(guān)的合成開斷試驗布置如圖2所示，CT二次側(cè)輸出電流干擾是FTU控制器中傳導干擾的主要來源，也是離柱上開關(guān)最近，最易受到傳導、輻射干擾的部分，所以有必要對該部分的電流波形進行分析。不同情況下CT二次側(cè)電流時域波形，波形中虛線區(qū)域變化較大，重點對該部分進行分析；ACB開斷燃弧過程對二次側(cè)信號產(chǎn)生的干擾較小，但過零時與故障情況一樣產(chǎn)生了較為明顯的干擾突變信號；柱上開關(guān)開斷燃弧過程與電弧過零時刻均會產(chǎn)生明顯高頻干擾；同時對比時域圖發(fā)現(xiàn)：由于ACB距二次設(shè)備較遠，對二次回路的干擾與柱上開關(guān)相比較小。

圖2 試驗布置圖

1.3 柱上開關(guān)開斷對控制器輸入電流影響分析

柱上開關(guān)CT二次側(cè)輸出電流信號經(jīng)電纜傳入控制器，由于傳輸線較長線路排布較密，信號在傳輸過程可能會遭受高頻輻射干擾；為了驗證這一情況，選取了故障未加電壓源情況下，CT輸出信號與FTU控制器輸入信號波形進行分析[2]。控制器的輸入電流干擾情況較CT輸出電流嚴重，為了確定增加干擾信號的頻帶范圍，同樣對虛線區(qū)域采用小波函數(shù)db5進行6層小波分解，并計算特征能量；發(fā)現(xiàn)細節(jié)系數(shù)d1、d4、d5、d6所在頻段特征能量均有所增加，其中d4增加最大為100，且逼近系數(shù)a6所在頻段特征能量減少；說明電流信號經(jīng)電纜傳入控制器輸入端的過程中受到了一定的高頻干擾，使得高頻干擾信號能量增加；分析主要有兩方面的原因：①控制器與柱上開關(guān)的傳輸電纜較長，屏蔽電纜屏蔽效果有限，使得傳播過程中受到的高頻輻射干擾較為嚴重，這從頻帶125-250MHz的特征能量增加較大可以看出；②柱上開關(guān)與控制器連接的同軸電纜中線路排布較密[3]。

2 結(jié)語

柱上開關(guān)開斷對電流互感器二次側(cè)、FTU控制器均產(chǎn)生了瞬態(tài)電磁干擾；柱上開關(guān)開斷燃弧過程引起的干擾主要分布在頻帶7．81-15．62MHz；電弧過零引起的干擾主要分布在31．25-62．5MHz；瞬態(tài)恢復(fù)電壓引起的瞬態(tài)干擾主要分布在31．25-125MHz。