本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領域，尤其涉及一種侵入波對變電站智能組件及通信設備的電磁騷擾分析方法。

背景技術：

智能變電站智能組件及通信設備受雷電襲擊桿塔或開關操作時，產(chǎn)生的騷擾電流會沿導線及電纜進入二次系統(tǒng)，可能造成智能組件及通信設備誤動作或損壞，進而導致一次設備誤動作，從而出現(xiàn)跳閘停電、甚至設備損毀等故障。因此雷電桿塔和開關操作對變電站智能組件及通信設備影響是引起變電站故障的重要因素之一。另外，我國正在大力推行電力系統(tǒng)綜合自動化技術，智能高壓設備的集成化和智能組件及通信設備裝置的就地化成為新的發(fā)展方向，智能組件及通信設備已成為新一代靜態(tài)型的二次設備，且由若干新型微電子設備組成，它們通常安裝在一次高壓設備旁，這使得變電站內(nèi)電磁兼容問題更為突出。要減少雷電桿塔、開關操作對變電站智能組件及通信設備的影響，就必須計算出智能組件及通信設備的電磁騷擾情況，制定經(jīng)濟技術上切實可行的防電磁騷擾技術方案，從而科學的、合理的進行變電站智能組件及通信設備的設計、施工和改造。因此，如何簡單、有效并且直觀地分析計算變電站智能組件及通信設備的電磁騷擾情況，是對變電站二次系統(tǒng)設施抗干擾設計的關鍵因素。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種侵入波對變電站智能組件及通信設備的電磁騷擾分析方法，可以簡單、有效并且直觀地計算變電站智能組件及通信設備的電磁騷擾，有利于對智能變電站二次系統(tǒng)進行保護，提出可靠防護措施，達到提高智能組件及通信設備運行可靠性的目的。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：一種侵入波對變電站智能組件及通信設備的電磁騷擾分析方法，包括以下步驟：

步驟1：給定變電站地域常見雷電流I及變電站運行方式；

步驟2：根據(jù)變電站主接線圖，若為雷擊桿塔方式，建立雷擊桿塔及變電站一次系統(tǒng)模型；若為開關操作方式，則建立變電站一次系統(tǒng)模型；

步驟3：計算電壓互感器一次側電壓U₁；

步驟4：建立電壓互感器及電纜模型；

步驟5：根據(jù)電壓互感器及電纜模型計算與智能組件及通信設備相連接的二次電纜末端騷擾電壓U。

所述電壓互感器及電纜模型由電纜單位參數(shù)、電纜波阻抗Z₂、電纜長度L、電容式電壓互感器參數(shù)、接地網(wǎng)阻抗Z₁、干擾源U_G、二次電纜負載阻抗Z_L、引線電感L₁、輸入阻抗Z_IN、傳播常數(shù)r、源阻抗Z_S確定。

所述二次電纜上的騷擾電壓U具體計算式為：

$U=\frac{U_G}{2}\[\frac{e^{-rL}(1+\frac{Z_L-Z_0}{Z_L+Z_0})(1-\frac{Z_S-Z_0}{Z_S+Z_0})}{1-\frac{Z_L-Z_0}{Z_L+Z_0}\·\frac{Z_S-Z_0}{Z_S+Z_0}{e}^{-2rL}}\].$

所述干擾源U_G具體計算過程為：

$U_G=\frac{(Z_G+{\mathrm{jwL}}_G)Z_{IN}}{(Z_G+{\mathrm{jwL}}_G+\frac{1}{{\mathrm{jwC}}_1}+Z_{IN})(\frac{1}{{\mathrm{jwC}}_2}+\frac{1}{{\mathrm{jwC}}_3})+(Z_G+{\mathrm{jwL}}_G)(\frac{1}{{\mathrm{jwC}}_1}+Z_{IN})}\·U_1$

Z_G為接地網(wǎng)阻抗、L_G為引線電感、C₁、C₂為電容式電壓互感器的分壓電容，C₃為電容式電壓互感器的寄生電容，Z_IN為輸入阻抗。

所述傳播常數(shù)r具體計算過程為：Z₀為電纜單位長度的串聯(lián)阻抗，Y₀為電纜單位長度的并聯(lián)導納。

所述源阻抗Z_S的具體計算過程為：C₂為電容式電壓互感器的分壓電容。

本發(fā)明的有益效果在于：基于該地區(qū)常見雷電流及變電站實際一次系統(tǒng)接線方式，使得該計算方法更加精確有針對性。更重要的是，變電站智能組件及通信設備的電磁騷擾計算建?？紤]了波在導線中的傳播振蕩，計算出的騷擾電壓更接近于真實情況，使得變電站智能組件及通信設備騷擾計算更加簡單、有效并且直觀，從而進行更加科學的、有針對性的變電站智能組件及通信設備電磁防護工作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明侵入波對變電站智能組件及通信設備的電磁騷擾分析方法步驟流程圖；

圖2是本發(fā)明的電壓互感器及電纜模型等值電路；

圖3是本發(fā)明雷擊桿塔對智能組件及通信設備電磁騷擾計算結果示意圖；

圖4是開關操作對智能組件及通信設備電磁騷擾計算結果示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明所述的一種侵入波對變電站智能組件及通信設備的電磁騷擾分析方法，包括以下步驟：

步驟1：給定變電站地域常見雷電流I及變電站運行方式；

步驟2：根據(jù)變電站主接線圖，若為雷擊桿塔方式，建立桿塔及變電站一次系統(tǒng)模型；若為開關操作方式，則建立變電站一次系統(tǒng)模型；

步驟3：計算電壓互感器一次側電壓U₁；

步驟4：建立電壓互感器及電纜模型；

步驟5：根據(jù)電壓互感器及電纜模型計算與智能組件及通信設備相連接的二次電纜末端騷擾電壓U。

電壓互感器及電纜模型如圖2所示，通過CVT的分壓電容及接地引線對二次電纜產(chǎn)生的傳導干擾模型建立等值電路。

本發(fā)明的侵入波對變電站智能組件及通信設備的電磁騷擾分析方法，結合變電站區(qū)域的雷電流I及波形，變電站采用發(fā)生故障時過電壓情況最嚴重的運行方式“一線一變”，根據(jù)變電站實際電氣一次主接線接線圖建立變電站一次系統(tǒng)模型，計算母線過電壓U₁，建立電壓互感器及二次電纜模型，則可計算電纜末端騷擾電壓U即為智能組件及通信設備騷擾電壓。其計算是基于該地區(qū)常見雷電流及變電站實際一次系統(tǒng)接線方式，使得該計算方法更加精確有針對性。更重要的是，智能變電站智能組件及通信設備的電磁騷擾計算建?？紤]了波在導線中的傳播振蕩，計算出的騷擾電壓更接近于真實情況，使得變電站智能組件及通信設備騷擾計算更加簡單、有效并且直觀，從而進行更加科學的、有針對性的變電站智能組件及通信設備電磁防護工作。

本發(fā)明針對侵入波可能引起智能變電站智能組件及通信設備故障進行研究，雷電桿塔或開關操作產(chǎn)生的過電壓，依次通過輸電線路、一次設備、互感器、電纜傳輸進入變電站內(nèi)的智能組件及通信設備。根據(jù)IEC 61000-4-18標準試驗波形的時域參數(shù)，只給出了共模電壓的試驗等級，取差模電壓為共模電壓一半，即為等級1：0.25kV；等級2：0.5kV；等級3：1kV；等級4：2kV；GB/T17626.5-2008電磁兼容試驗和測量技術浪涌沖擊抗擾度試驗要求的最大4kV的抗擾度限值。計算結果可與該標準對比，從而進行更加科學的、有針對性的變電站智能組件及通信設備電磁防護工作。具體地，所述雷擊桿塔及開關操作一次系統(tǒng)模型確定得到母線電壓U₁；所述電壓互感器及二次電纜模型的確定可得到二次電纜末端騷擾電壓U。具體的，所述電壓互感器及二次電纜模型可由電纜單位參數(shù)(包括：Z₀、Y₀)、電纜波阻抗Z₂、電纜長度L、電容式電壓互感器參數(shù)(包括：分壓電容C₁、C₂,寄生電容C₃)、接地網(wǎng)阻抗Z₁、干擾源U_G二次電纜負載阻抗Z_L、引線電感L₁、輸入阻抗Z_IN、傳播常數(shù)r、源阻抗Z_S確定。具體的，所述傳播常數(shù)r具體計算過程為：所述源阻抗Z_S的具體計算過程為：所述輸入阻抗Z_IN具體計算為：其中所述干擾源U_G需將U1傅里葉變換進行計算，具體計算過程為：此時U_G為頻域值；所述雷擊桿塔與開關操作時與智能組件及通信設備連接的二次電纜上的騷擾電壓U具體計算過程為：并將U反傅里葉變換成時域，此時U為智能組件及通信設備騷擾電壓。

依據(jù)本發(fā)明的分析方法，對某110kV變電站雷擊桿塔與開關操作情況計算智能組件及通信設備騷擾電壓，其計算結果如附圖3、4，雷擊桿塔峰值905.5V，開關操作峰值880.1V，均低于抗擾度限值。由附圖可以直觀清晰在看出該智能變電站智能組件及通信設備雷擊桿塔及開關操作時騷擾電壓情況，從而能幫助變電站智能組件及通信設備進行更加科學地、有針對性的防電磁騷擾設計工作。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。