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摘要：随着信息技术的发展和智能电网的形成，电子式互感器逐渐成为人们研究的热点，并且越来越多的新技术被引入到电子式互感器设计中。但在实际在网运行的过程中会经常遇到电磁干扰和电磁兼容等问题，本文阐述了变电站环境是产生电磁干扰的源头的原因，特别是隔离开关分合闸这一暂态过程对电子式互感器的影响。同时，本文分别从一次本体设计和二次软件设计两个方面，提出了抗电磁干扰的措施。
关键词：电子式互感器；电磁兼容；隔离开关开合；Rogowski线圈；谐波
0引言
目前，针对电子式互感器在电磁干扰[1]下的防护措施研究较多，主要目的是防止采集器受到干扰影响信号采集和避免地电位抬升影响供电稳定性，但在干扰的背景下对其测量准确度的研究非常少。电子式互感器作为保护、测量的数据源，其在电磁干扰的条件下其测量准确度也是非常重要的，也应该引起足够的重视。
1干扰源
本文针对的研究对象为220KVGIS型式结构的支柱式电子式电流互感器[2]。据国网公司统计110KV及以上的电子式互感器实际运行中绝缘和电磁干扰是引起故障率最高的因素，特别是在变电站实际运行过程中在隔离开关[3]投切操作时，发生因电磁兼容导致的电子式互感器采集器故障而使其无法投运的事故大量存在，所以电子式电流互感器在隔离开关分合条件下的抗干扰设计对其实际运行至关重要。隔离开关操作属于变电站正常运行常规操作，因为隔离开关自身没有灭弧装置，因此在操作过程中会产生快速暂态过电压，即 VFTO（Very Fast Transient Over-voltage），当VFTO产生时会有一部分电压波耦合到壳体与地之间，产生外壳暂态电压，即 TEV（Transient Enclosure Voltage），TEV 同样也是一种暂态过电压现象。
2屏蔽设计
2.1一次屏蔽屏蔽设计
通常来说，电磁干扰的传播形式有两种分别为传导和辐射。传导干扰是通过直接接触进行传播的，辐射干扰是通过“场”进行传播的。实际运行的变电站处在一个强、弱结合而形成的电磁环境中，隔离开关操作对电子式互感器的干扰主要体现在空间辐射、直接传导、壳体地电位升高三个主要方面，这些干扰会通过各种耦合进入二次系统，进而形成浪涌和过电压，引起控制系统出错、传输信号异常，甚至设备损坏。因此，对一次系统的屏蔽设计就十分重要，而一次的屏蔽主要指的是对传感器 Rogowski线圈[4]的屏蔽，本文屏蔽设计方案如下：
a.在Rogowski线圈骨架上均匀绕一层，匝数按设定要求，绕完后外层半叠包两层油性漆绸带。
b.绕完后通额定电流验证输出准确度。
c.试验合格后包绕铝箔A层（整环包绕，外侧端面叠缝3mm），然后绕单层油性漆绸带，铝箔用引线引出。包绕铜箔B层（整环包绕，上截面叠缝3mm），然后绕单层油性漆绸带，铜箔用引线引出。包绕铝箔C层（整环包绕，外侧端面叠缝3mm），铝箔用引线引出，外层半叠包两层油性漆绸带。
d.各屏蔽层不允许有短路和绝缘破损现象。
e.各引线在线圈出线处接入双屏蔽双绞线，双屏蔽双绞线的内屏蔽层（铝箔）接线圈铝箔A层，双屏蔽双绞线的外屏蔽层（铜丝）接线圈铜箔B层，C层接壳体。
2.2二次系统屏蔽设计
变电站一次系统和二次系统是一个统一的整体。如果二次系统的防电磁干扰设计不完善，就无法将一次系统所无法屏蔽的剩余干扰消除。
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高压隔离开关或断路器分合时，会产生拉弧现象[5]，同时还会引起一系列暂态高频电流波和电压波。这是一个暂态电磁干扰过程，这种电磁干扰能够通过导线、一次壳体直接导入二次系统，引起电子互感器供电系统、数据采集系统异常。同时，这种暂态过程又可以视作一个空间能量辐射，向周围空间辐射能量，以暂态电磁场的形式通过各种耦合进入采集单元进而干扰采集单元上的电子元器件。这种情况下仅靠采集单元的硬件电路难以去除此类高频的电磁干扰，因为硬件电路上电子元器件自身就受到干扰。因此只有通过软件滤波的方法才能将干扰去除，电子式互感器对测量精度有严格的要求，特别针对相位延迟和暂态响应时间，一般的数字低通滤波器很难实现，本文针对支柱式电子式电流互感器提出一种新型的数字低通滤波器—数学形态学数字低通滤波器[6]。
2.3数学形态学滤波器在电子式互感器中的应用
数学形态是用几何的形式来分析信号的，描述目标信号在考察信号时，要设计一种收集信号的“探针”，称为结构元素。通过对结构元素不断的移动，提取信号中有用的信息做特征分析和描述。
数学形态学在电力信号处理中的应用是基于开闭运算的低通特性，开运算能够去除峰值噪声；而闭运算能够抑制波谷噪声。通过对开闭运算组合形式的利用，可以构建三种滤波器：交替滤波器、混合滤波器、交替混合滤波器。本文根据支柱式220KV电子式电流互感器特点选用的是交替混合型数字低通滤波器。通过一系列的试验结果可得出结论：把数学形态学信号处理技术引入到电子互感器采集单元，可对信号中更细微的干扰起到细化滤除作用。同时，能够有效的抑制对谐波衰减，不会造成电子式互感器测量级对电网中谐波信号的检测失真。
3结语
（1）本文从实际应用的角度详细介绍了电子式互感器抗电磁电磁干扰的屏蔽方法，针对变电站实际运行中的复杂工况和隔离开关开合过程中的传导干扰信号在电子式电流互感器中的传播机理，分析了对电子式互感器产生的影响。
（2）提出了针对一次侧采集单元Rogowski线圈的屏蔽方法，阐述了拉弧现象这一暂态过程所产生的空间能量辐射对采集系统上电子元器件的影响，同时提出了用数学形态学滤波这一解决方案。
（3）电子式互感器的测量精度有其严格的要求，干扰下的测量准确度也是非常重要，通过试验验证数学形态学滤波应用于电子式互感器上，在精度，、谐波衰减度方面有良好的效果。
参考文献：
[1]童悦，张勤，叶国雄，等.电子式互感器电磁兼容性能分析[J].高电压技术，2013，39（11）：2829-2835.
[2]刘延冰，李红斌，叶国雄，等．电子式感器原理、技术及应用[M]．北京：科学出版社，2009．
[3]高压交流隔离开关和接地开关：GB1985—2004[S]，2004.
[4]王宝诚，王德玉，邬伟扬.罗氏线圈的频率特性分析与传感器的设计方法[J].电工技术学报，2009，24（9）：21-27.
[5]詹花茂，赵承楠，段韶峰，等.气体绝缘开关设备的隔离开关分合空载短母线时特快速暂态过电压及特快速暂态电流测量[J].高电压技术，2013，39（6）：1317-1323.
[6]陈平，李庆民．基于数学形态学的数字滤波器设计与分析[J]．中国电机工程学报，2005，25（11）：60-65．
作者简介：
杨宏达.1982—，男，工程师，主要研究方向为电能质量、电力系统通信。
张舸.1989—，男，工程师，主要从事低压互感器、电子式互感器等方面的开发工作。
蒋磊英.1969—，男，高级工程师，主要从事电气控制方面开发工作。
刘文平.1987—，男，工程师，主要研究方向为谐波治理、无功补偿。
论文作者:杨宏达,张舸,蒋磊英,刘文平
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
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