柱上開關(guān)開斷對(duì)二次智能設(shè)備的電磁干擾探討

景偉 劉波

平高集團(tuán)智能電力科技有限公司 河南平頂山 467000

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶動(dòng)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(shí)代發(fā)展的需求，也是時(shí)代發(fā)展的必然結(jié)果。柱上開關(guān)設(shè)置對(duì)智能設(shè)備起到了保護(hù)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(huì)產(chǎn)生很大的電流，對(duì)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?dāng)_，并且諸如顯示器的功能可能受到光的影響，對(duì)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(shí)，觸頭間會(huì)產(chǎn)生一系列電弧，電弧的燃燒、重燃將會(huì)在斷開的母線上產(chǎn)生瞬態(tài)電磁場(chǎng)，向周圍空間輻射能量，同時(shí)，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(dǎo)到二次回路，從而引起二次智能設(shè)備誤動(dòng)、拒動(dòng)。柱上開關(guān)（見圖1）作為配電線路保護(hù)的關(guān)鍵設(shè)備，由FTU（FeederTerminalUnit）控制器，對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，由于兩者由電纜相連，斷路器操作會(huì)引起的瞬態(tài)干擾，并通過高壓開關(guān)進(jìn)行操作，觸頭間會(huì)產(chǎn)生一系列電弧。

圖1 柱上開關(guān)

1 信號(hào)波形的頻譜分析

1.1 小波分析

針對(duì)信號(hào)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(duì)波形的整體頻帶分布進(jìn)行分析，但由于本文信號(hào)采集的采樣率較高，達(dá)到500MHz，頻率成分復(fù)雜，F(xiàn)FT的結(jié)果無法反映干擾信號(hào)的具體頻帶分布和產(chǎn)生時(shí)間；同時(shí)瞬變部分均集中在零點(diǎn)附近，該部分是研究和關(guān)注的重點(diǎn)，而FFT無法提取局部時(shí)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(duì)時(shí)域波形進(jìn)行分析。小波分析方法是一種窗口（面積）大小固定但時(shí)間窗和頻率窗都可以改變的時(shí)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(shí)間分辨率，在高頻部分具有較高的時(shí)間分辨率和較低的頻率分辨率，可以很好地彌補(bǔ)FFT的不足，用于本文正常信號(hào)中的局部瞬態(tài)突變信號(hào)的檢測(cè)分析。

1.2 柱上開關(guān)開斷對(duì)CT二次側(cè)電流影響分析

柱上開關(guān)的合成開斷試驗(yàn)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(dǎo)干擾的主要來源，也是離柱上開關(guān)最近，最易受到傳導(dǎo)、輻射干擾的部分，所以有必要對(duì)該部分的電流波形進(jìn)行分析。不同情況下CT二次側(cè)電流時(shí)域波形，波形中虛線區(qū)域變化較大，重點(diǎn)對(duì)該部分進(jìn)行分析；ACB開斷燃弧過程對(duì)二次側(cè)信號(hào)產(chǎn)生的干擾較小，但過零時(shí)與故障情況一樣產(chǎn)生了較為明顯的干擾突變信號(hào)；柱上開關(guān)開斷燃弧過程與電弧過零時(shí)刻均會(huì)產(chǎn)生明顯高頻干擾；同時(shí)對(duì)比時(shí)域圖發(fā)現(xiàn)：由于ACB距二次設(shè)備較遠(yuǎn)，對(duì)二次回路的干擾與柱上開關(guān)相比較小。

圖2 試驗(yàn)布置圖

1.3 柱上開關(guān)開斷對(duì)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(hào)經(jīng)電纜傳入控制器，由于傳輸線較長(zhǎng)線路排布較密，信號(hào)在傳輸過程可能會(huì)遭受高頻輻射干擾；為了驗(yàn)證這一情況，選取了故障未加電壓源情況下，CT輸出信號(hào)與FTU控制器輸入信號(hào)波形進(jìn)行分析[2]。控制器的輸入電流干擾情況較CT輸出電流嚴(yán)重，為了確定增加干擾信號(hào)的頻帶范圍，同樣對(duì)虛線區(qū)域采用小波函數(shù)db5進(jìn)行6層小波分解，并計(jì)算特征能量；發(fā)現(xiàn)細(xì)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(hào)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(hào)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(zhǎng)，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(yán)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(duì)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。