隔離開關開合下電子式互感器傳導干擾分析及抗干擾方法

杜芳

摘 要：處于運行狀態下的電子式互感器很可能會出現電磁兼容以及電磁干擾等方面的問題，本次實驗研究專門通過試驗研究與建模仿真處理。對電子互感器的傳導干擾問題進行了深入的研究與分析。經實驗研究發現，通過TVS管與RC濾波相結合的作法能夠降低對互感口供輸出的影響，提高抗干擾性能。

關鍵詞：抗干擾方法；傳導干擾分析；隔離開關開合

根據以往的實驗數據分析發現，電子式互感器在電磁干擾的情況下可能會出現故障。在系統短路以及開關操作的應用環境下，電子式互感器與一次導線的安裝位置距離比較近，在電磁場耦合與直接傳導等方面的干擾下容易受到影響。相比于電磁兼容標準來說，這些方面的干擾明顯強于規定標準。

1 隔離開關開合下電子式互感器傳導干擾的關鍵問題分析

在進行電磁兼容試驗之前，實驗人員需要對實驗環境進行適當的調整，使實驗環境與電子式互感器的實際應用環境相一致。在以往的實驗研究中，許多實驗通過隔離開關操作所引發的電磁干擾來測試電磁兼容性，對電子式互感器在運行狀態下所存在的部分問題進行了深入的分析。然而這種實驗方法在目的上主要體現在電子式互感器的質量方面。對于電子互感器中隔離開關開合干擾的傳播過程與產生機制沒有進行深入的研究與分析。所得到的實驗結果也無法為電子式互感器的生產廠家提供有參考性的意見與建議。

本次實驗研究對電子式互感器在運行狀態下所受到的來自于隔離開關開合方面的影響進行了深入的研究與分析，通過建模仿真的方式對電子式互感器中傳導干擾信號的傳播機理與生產機制進行了研究與分析。同時，通過樣機互感器，對相關抗干擾措施的有效性進行了判定。

2 建模

2.1 空心線圈電流互感器電磁干擾分析

本次實驗研究所選用的電子式互感器以空心線圈為基礎，由合并單元、采集單元與一次傳感單元等元件所組成。重點分析不同部位在運行狀態下的干擾情況。

2.1.1 一次傳感單元所受干擾分析

當前我國所生產的電子式互感器普遍使用較寬的線圈頻帶，由于所使用的電流信號頻率較大，在空心線圈范圍內會出現比較大的電壓信號，影響空心線圈的運行狀態。部分電子傳感器在電氣邊接的狀態下還可能會將電壓信號傳遞給采集單元，進而影響到采集單元的運行穩定性。若被測電流為10kA，則工頻50Hz電流頻率下所產生的輸出電壓可以達到0.2V，若被測電流為300kA，則工頻50Hz電流頻率下所產生的輸出電壓可以達到1200V。這對于采集單元與線圈本身來說是一項十分嚴格的考驗。

2.1.2 采集單元所受干擾分析

通常情況下，采集單元的位置往往在屏蔽盒內，同時設置了電源接口、信號輸出接口與信號輸入接口。在運行狀態下的采集單元所受到的干擾主要來自以下兩個方面：第一，在隔離開關開合的狀態下，暫態信號會作用與空心線圈，采集單元在電氣連接的作用下感應到暫態信號；第二，開合過程中的隔離開關在電磁輻射的過程中產生瞬態電磁場，對于正常工作狀態下的采集單元電路會產生一定程度的影響。其中比較嚴重的干擾為第一類干擾，金屬屏蔽盒的作用下，第二類干擾相對來說比較小。

2.1.3 合并單元所受干擾分析

采集單元與合并單元之間需要通過光纖來對信號進行傳輸。由于通常情況下采集單元不會受到直接的傳導干擾。處于控制室內的合并單元不會受到十分強烈的電磁輻射干擾。

經實驗研究性，采集單元與傳感單元位于同一個一次本體，相比于合并單元來說，會受到更加嚴重的電磁干擾。傳感單元是采集單元的主要干擾源，在建立傳感單元模型的過程中，要感應輸出過程進行仿真處理，對采集單元在輸出后的具有狀態進行分析，結合仿真結果，對各項抗干擾措施進行科學有效的制定。

2.2 隔離開關開合試驗建模

暫態電流信號是產生干擾的主要源頭。本次實驗研究通過電路開全來收集暫態電流，再通過空心線圈與暫電流來對暫態輸出信號進行模擬。對隔離開關過程中所產生的感應頻率與感應電壓進行分析。A/D轉換器是采集單位十分重要的組成部分之一，這就需要對A/D轉換器與空心線圈之間的關系進行專門的分析。最后，根據輸出信號所體現出來的具體特點對抗干擾措施進行制定。在建模仿真技術的支持下，對具體的抗干擾技術進行改良與優化。

3 抗干擾措施的優化設計

為了提高電子式互感器的抗干擾能力，在部分應用環境下可以使用防護器件，需要注意的是所使用的防護器件不可以對互感器的正常工作狀態造成干擾，在沒有抗干擾措施和施加抗干擾措施兩種狀態下的輸出情況，互感器在加抗干擾措施的同時也加入了TVS管與RC濾波電路，可以得到相互重合的波形，通過FFT分析法對兩種波形進行研究，這兩種濾形只存在0.01%的差異，提示在電子互感器中加入防護器件對于正常運行狀態下的互感器不會造成影響。

4 結束語

建立空心線圈電流互感器與隔離開關開合試驗的仿真模型，能夠對高頻電流波形進行有效的描述，所得到的研究數據與測試結果基本吻合，對于瞬態電磁干部的運行路徑與產生原理的分析有著十分重要的意義。