电力系统自动化设备的电磁兼容技术 李浩

发表时间:2020/5/15   来源:《基层建设》2019年第34期   作者:李浩
[导读] 摘要:基于供给侧改革的研究前提下,我国的综合国力和经济实力取得显著提高,同时推进了电力系统领域的发展。
        国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司  江苏淮安  223002
        摘要:基于供给侧改革的研究前提下,我国的综合国力和经济实力取得显著提高,同时推进了电力系统领域的发展。为了维持电力系统的正常状态,需要使用自动化设备调节,以保证整个电力系统的稳定性和安全性。对此,在电力系统自动化设备的研究和设计阶段,需要提高电磁兼容技术以及抗电磁干扰能力,继而保证设备的正常运行。本文依据电力系统自动化设备的电磁兼容技术作为入手点,概述了电磁兼容技术的研究方向和原理,分析了电磁兼容技术在设备安装设计中的应用,为电力系统的自动化控制领域提供研究价值。
        关键词:电力系统;自动化设备;电磁兼容技术
        现阶段,随着全球化时代的来临,使各行各业都呈现欣欣向荣的局面。尤其是在现代城市发展阶段,电力系统作为整个城市电能的支撑,其重要性不言而喻。目前,电力系统的发展需要依靠自动化技术和智能化技术,进一步满足整个区域电力系统的基本要求。与此同时,自动化设备已经为提高电力系统的运行奠定基础。总之,在电力系统自动化设备的运行阶段,需要保证控制系统的稳定性和安全性,这便涉及到了电磁兼容技术的应用。
        一、概述电磁兼容技术的研究方向和应用原理
        (一)在抑制干扰源方面的研究分析
        在电磁兼容技术的研究方向上,需要重点针对于抑制干扰源方面作出重点分析。抑制干扰源能够对敏感电路、元件以及其设备初步实现电磁兼容,进而保证电力系统设备的稳定性。与此同时,抑制干扰源的研究也是电磁兼容技术的主要研究方向。现阶段,在研究领域上已经取得较好的研究成果,比如采用安装滤波电路或者相应的组件,以达到抑制干扰源的传播。另外,在研究手段上还一般根据干扰源的电磁特性,以实现对特定幅值电磁波的过滤拦截,完成对其他元件的保护。
        (二)在电磁干扰的传播途径方面研究分析
        除了采用抑制干扰源的研究思路之外,还可以采用阻断电磁干扰的传播路径,以进一步弱化电磁干扰的方式,来提高整个电力系统自动化控制的电磁兼容性技术。在研究设计上,一般是根据研发和利用屏蔽材料,继而构建起对整个电力系统相关设备的密闭保护空间,以此来借助密闭材料的作用,保证内部设备不会受到干扰,进而吸收干扰源的磁力线。或者是将干扰源屏蔽在密闭材料空间之外,应用阻断电磁干扰的传播路径具有两方面的研究特点:一是,可以有效地阻止外部电磁干扰源对内部电磁系统设备和敏感元件的干扰;二是,能够有效地屏蔽外部高频率、大功率和高压设备的运行对内部电子设备造成的干扰。总之,采用阻断电磁干扰的传播方式,以弱化电磁干扰的研究思路是目前主流的研究方向[1]。
        (三)构建良好的电磁运行环境与空间
        在电磁兼容技术的研究方向上,还可以通过优化电力设备的电子环境。据相关研究表明,合理布置电力系统的设备和线路,在一定程度上能够有效的较低电磁干扰的发生概率,同时也能够构建良好的电力运行环境。基于该点上,可以通过三个方面予以阐述:一是,在电磁兼容技术的研究之前,需要针对电力系统的各类设备线路以及装置所造成的电磁干扰、电磁耐受性能等级其相关的特征予以分析,从根本上掌握设备的基本参数之后,在设计时可以将容易发生线路干扰的设备以及线路在设计时分开,并针对易于受到电磁干扰的设备,采取电磁屏蔽手段,防止不同设备之间发生的电磁耦合以及电磁感应等问题;二是,在构建电磁运行空间时,还需要考虑脉冲高频以及敏感特性的线路,采取屏蔽或者隔离等操作。唯有通过线路隔离手段,将一些易于受到电磁干扰的敏感元件进行隔离和保护,才能从根本上避免电磁干扰对敏感元件的影响;三是,在选择和使用隔离元器件时,要尽量避免材料本身造成干扰,进而在满足电磁兼容的基本要求之下,需要选择功率小的元器件,以较低能源的损耗。
        二、针对于电力系统自动化设备的电磁兼容技术的设计与分析
        (一)电磁兼容技术的设计重要性分析
        目前,随着电力系统的不断升级换代,已经尽可能的满足人们的生产和生活需求。但是随着科学技术的不断完善,电力系统自动化设备的应用还需要进一步升级和改造,才能够满足在各个领域的广泛应用。因为电力能源作为一项关乎民生的基础能源,在各个行业的应用占据重要地位。在现代化电力系统自动化设备的研究上,需要运用智能化和自动化控制系统来实现。在这种个研究设计阶段,就需要综合考虑电磁造成的影响,并提出新的电磁兼容技术,以降低电磁影响。电力系统自动化设备中会存在大量敏感电子元件。大量电子敏感元件会极易受到电磁效应的影响,而较低使用效果。一般来说,在大电流条件下完成大量高频信号的传输,便会涉及到复杂的电磁影响。除此之外,电磁兼容系统作为电力系统的重要研究技术。在自动化设备的正常运行阶段会受到电力设备以及高压线路的电磁干扰,从而严重影响了自动化控制系统的效使用效果。总之,在电力系统自动化设备的设计与分析阶段,需要首先考虑电磁兼容性问题[2]。
        (二)在自动化设备电源方面的设计分析
        在电气系统自动化设备设计与安装中,需要考虑电磁兼容性问题,首先在研究阶段,需要针对自动化设备电源和频率方面进行升级改造。比如,解决设备内部微处理器的电磁兼容性问题,根据具体的工作方式选择准确的系统参数。在该方面的研究则会涉及较多复杂的环节与技术,比如谐波分离和降频技术。同时,也要求了自动化设备工作人员的专业水平和综合素质,能够应对自动化设备电磁兼容技术的研究。除此之外,对自动化设备电源瞬时最大功率的分析,计算时需要根据电源特性来综合设计。一般来说,需要保证电源工作电压波动范围在10%到15%之间,在该范围内能够有效地降低自动化设备电源对电磁兼容性的影响。
        (三)以预先评估的方式,特定设备的电磁兼容性
        在电磁兼容性技术的研究上,如果预先不知道所设计的电磁方案是否符合基本要求,可以在安装自动化设备之前,根据电力系统的电磁环境特点进行实验评估,确定自动化设备的兼容性指标。整个实验评估的方式,可以在专业的自动化设备实验中完成,能够保证所采集的数据和设计方案正规化。在评估实验设备的指标上,则需要依据电力系统是否正常运行综合判断。一旦电力系统正常运行,则统计在该情况下的电磁环境,并及时避免设备安装后形成对其他设备的干扰。除此之外,在整个实验评估阶段,还要对设备电源输入、输出以及端口进行实验指标的测定,根据模拟理论运行环境来添加不同类型的电磁干扰,从而获得不同抗干扰性能参数。总而言之,在设备安装中需要采取行之有效的抗干扰手段,以实现电磁兼容。常见的电磁干扰实验类型和干扰信号的标准如下表1所示[3]。
        表1电磁干扰实验类型和干扰信号的标准
       
        (四)在优化频率和接地方式上的设计分析
        在电力系统自动化控制阶段,时常需要完成高频信号的传输。高频信号的传输阶段则会产生较强的电磁场,该电磁场会对其他设备造成严重影响,所以为了避免产生的电磁场对其他设备的影响,就必须提高电力系统的电磁兼容性,同时满足信号传输质量的基本状态,有效地较低信号的传输频率,继而对频率进行优化和设计。除此之外,对于电力系统的接地方式,也能够有效地降低电磁干扰。一般设计方式为,当设备的运行频率高于10kHz,按照多种接地的方式能够有效地预防电磁干扰造成的影响。总之,需要根据系统工作频率所在的区间范围来采取最为准确的接地方式。
        (五)在系统软件容错性的设计上分析
        自动化设备要想完成正常的功能,则需要在计算机软件系统的控制下实现。这说明软件系统是整个电力系统的决策核心。在电磁兼容系统的设计上,需要提高系统软件的容错性,对电磁干扰的异常状态进行快速准确识别,这能够在一定程度上实现快响应的效果,尽量避免电力系统的控制装置发生误操作。除此之外,软件系统编程的容错技术,也能够降低电磁干扰的影响,并有效地保护软件系统的正常识别效果。总之,可以通过提高系统软件的容错性,以降低电磁干扰的影响[4]。
        (六)优化自动化设备的线路布置分析
        现阶段,在微电子技术的不断完善方面,在电力系统自动化设备的集成线路研究上发展趋势向着高密度三维集成化方向上发展,进而可以通过分层电路板设计来提高整个电力系统线路的电磁兼容性。同时系统芯片可以直接通过黏贴的方式在电路板上实现基本功能。对此,在自动化设备的电路设计和系统布置方面,可以运用微电子技术有效的缩小系统的线路分布参数,进而降低各个线路和部件之间的影响,提高电力系统自动化设备的抗干扰能力。
        总结:
        综上所述,在电力系统自动化设备的研究上,应用电磁兼容技术尤为重要,同时电磁兼容技术是一枚新兴学科,所以在电磁兼容技术的研究上,技术人员需要积极借鉴西方国家的新型技术和理论研究成果,并根据我国电力系统的基本现状,实现创新优化,以解决目前存在的电磁兼容性问题。
        参考文献:
        [1]彭江鹰.电力系统自动化设备的电磁兼容技术[J].通信电源技术,2019(2):36-37.
        [2]姜冠男.电力系统自动化设备的电磁兼容技术[J].环球市场,2017(2).
        [3]邢大成.电力系统自动化设备的电磁兼容技术[J].农村电气化,2016(11):39-40.
        [4]陈祥平.电力系统自动化设备的电磁兼容技术[J].引文版:工程技术,2015(45):14-14.
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