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智能断路器控制装置的电磁兼容原理及测试研究

作　者: 温佐云
导　师: 方春恩
学　校: 西华大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 智能断路器同步断路器控制装置电磁兼容
分类号: TM561
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

智能断路器控制装置工作在电磁环境极其恶劣的变电站中，在工作的过程中会遭受到各种各样的电磁干扰，其电磁兼容的水平直接影响到电力系统的安全、可靠运行。另外，控制装置是基于微电子技术和计算机技术的是弱电设备，包括它的操动机构也属于电子操动，相比传统开关的继电器控制，其抗干扰水平明显减弱。因此，研究智能断路器控制装置的电磁兼容问题显得异常重要和必要。本文以实验室研发的同步断路器控制装置的电磁兼容设计与研究为例，进而得到一般智能断路器控制装置电磁兼容设计与研究的一般准则。以提高同步断路器控制装置抗电磁干扰的能力为目标，研究了变电站内的主要电磁骚扰源，如电快速瞬变脉冲群、雷击浪涌、静电放电、阻尼振荡波的干扰产生机理，以及其对应的抗扰度试验标准，并对标准干扰波形进行了时域和频域的特征分析，利用电路理论搭建出了可以模拟标准测试波形的电磁骚扰波，然后介绍了电磁骚扰的耦合形式和作用形式。接下来研究分析了各个端口的电磁兼容，重点阐述了电源端口、交流量输入端口、开关量输入/输出端口、永磁机构线圈驱动端口的电磁兼容设计与分析，干扰在这些端口的传播途径，及一些抗干扰措施的仿真分析。对于线圈驱动端口，还重点研究了驱动主回路基于Saber软件的关断浪涌过电压的建模仿真，其中包括对开关器件的建模、电路寄生参数的提取，优化了缓冲电路结构和参数。最后对同步断路器控制装置进行了电磁兼容抗扰度摸底测试，主要包括电快速瞬变脉冲群抗扰度、雷击浪涌抗扰度、阻尼振荡波抗扰度和静电放电抗扰度测试，详细描述了测试过程，并对测试情况进行分析，对遇到的问题给予相应的解决对策，使装置通过了最严酷的抗扰度测试等级，并且已顺利通过电磁兼容国家测试。从而证明了在智能断路器控制装置硬件平台设计过程中的电磁干扰控制技术和相关理论分析是正确的，具有一定的实用性和可行性，对其他电力系统智能电子设备也具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 智能电网对开关设备的新要求及智能断路器的概况  9-11
  1.2 智能断路器控制装置的电磁兼容问题  11-13
  1.3 变电站及二次设备的电磁兼容研究状况  13-14
  1.4 本文工作内容  14-16
2 变电站内主要电磁骚扰的机理及对应抗扰度标准波形分析与建模  16-33
  2.1 电快速瞬变脉冲群的产生机理、干扰特征及建模  16-21
    2.1.1 电快速瞬变脉冲群的产生机理  16-17
    2.1.2 电快速瞬变脉冲群干扰波形特征  17-19
    2.1.3 电快速瞬变脉冲的建模  19-21
  2.2 浪涌的产生机理、干扰特征及建模  21-24
    2.2.1 浪涌的产生机理  21
    2.2.2 浪涌干扰波形特征  21-23
    2.2.3 浪涌的建模  23-24
  2.3 静电放电的产生机理、干扰特征及建模  24-27
    2.3.1 静电放电的产生机理  24-25
    2.3.2 静电放电干扰波形特征  25
    2.3.3 静电放电的建模  25-27
  2.4 阻尼振荡波的产生机理、干扰特征及建模  27-30
    2.4.1 阻尼振荡波的产生机理  27-28
    2.4.2 阻尼振荡波干扰波形特征  28
    2.4.3 阻尼振荡波的建模  28-30
  2.5 电磁干扰的耦合形式  30-32
    2.5.1 传导耦合  30-31
    2.5.2 辐射耦合  31-32
  2.6 电磁干扰的作用形式  32
  2.7 小结  32-33
3 智能断路器控制装置各功能端口的电磁兼容研究  33-71
  3.1 控制装置功能端口的定义  33-34
  3.2 电源端口的电磁兼容研究  34-43
    3.2.1 电源供电系统的设计  34
    3.2.2 干扰在电源端口的传播途径  34-35
    3.2.3 电源输入端口的滤波及 EMI 滤波器的相关理论和仿真  35-42
    3.2.4 弱电电源系统的滤波  42-43
  3.3 交流量输入端口的电磁兼容研究  43-49
    3.3.1 干扰在交流量输入端口的传播途径  43-44
    3.3.2 辅助变压器（变流器）在交流量端口抗干扰中的作用及相关仿真分析  44-47
    3.3.3 利用铁氧体磁环增加共模回路阻抗  47-49
  3.4 开关量输入、输出端口的电磁兼容研究  49-54
    3.4.1 干扰在开关量输入、输出端口的传播途径  50-51
    3.4.2 开关量端口抗干扰措施分析与相关仿真  51-54
  3.5 永磁机构线圈驱动端口的电磁兼容与可靠性研究  54-70
    3.5.1 干扰在线圈驱动端口的传播途径  55
    3.5.2 IGBT 缓冲电路的设计与仿真分析  55-69
    3.5.3 线圈驱动端口的抗干扰分析与设计  69-70
  3.6 小结  70-71
4 智能断路器控制装置的电磁兼容测试研究  71-80
  4.1 电磁兼容测试概述  71
  4.2 电磁兼容测试方法与过程  71-79
    4.2.1 电快速瞬变脉冲群抗扰度测试方法与过程分析  71-74
    4.2.2 静电放电抗扰度测试方法与过程分析  74-75
    4.2.3 阻尼振荡波抗扰度测试方法与过程分析  75-76
    4.2.4 浪涌抗扰度测试方法与过程分析  76-79
  4.3 小结  79-80
5 结论与展望  80-82
参考文献  82-86
攻读硕士学位期间学术论文及科研情况  86-87
致谢  87-88

智能断路器控制装置的电磁兼容原理及测试研究

内容摘要

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