(绍兴市质量技术监督检测院 浙江绍兴 312000)
摘要：随着电网自动化、智能化的快速发展，通信对电网的支撑与保障要求越来越高，电力通信网运行安全直接影响到电网继电保护、安稳控制、自动化等关键业务运行，甚至威胁到电网运行安全。对电磁兼容与电磁防护的研究能够为电磁领域的发展带来极大的保证。本文对电磁干扰源、电磁敏感对象以及电磁能量耦合途径进行了分析，电磁领域能够将更多新技术实践中应用。
关键词：电磁兼容；电磁环境；电磁防护
电磁兼容，简称EMC，其研究过程与电磁防护和电磁环境存在着不可分割的联系。所谓的电磁环境主要指的是存在于给定空间所有电磁现象的综合。总的来说，针对电磁环境的研究属于一项十分复杂的工作，这是由电磁环境影响因素的复杂性造成的。首先，自然因素中的雷电等现象会对其研究及试验进程产生影响。其次，人为因素中的无线电台等也会对电磁环境的研究工作产生影响，想要保证研究工作的顺利进行，就必须要考虑到上述影响，这是工作人员必须注意到的一点问题。
一、电磁环境分类需求
设备的抗扰度要求会受到环境的限制，设备的电磁兼容要求应当基于电磁环境的严酷等级，电磁兼容要求确保设备在其工作环境下正常工作。目前，电力通信设备主要部署在电力公司中心站机房、变电站、开闭站、环网柜、配电室、柱上开关等，各类环境电磁兼容特征及严酷度差异很大，特别是变电站环境的电磁骚扰影响比较大。根据电力通信设备不同的部署位置以及电磁环境差异性，可从以下几方分类:按通信设备部署方式，通信设备主要部署在通信机房与非通信机房;通信机房分为中心站通信机房与变电站通信机房，其中中心站通信机房电磁环境较好，而变电站通信机房易受到稳态干扰( 如工频电压、电流与电场) 与暂态干扰；非通信机房部署位置主要包括开关站、环网柜、配电室、柱上开关、变电站主控室、变电站开关场、配电箱等，这些部署位置特征是通信设备基本没有相关防护措施，甚至与一次设备部署在一起，直接受到传导与辐射耦合干扰比较大。结合分析，必须考虑电力通信设备电磁环境分类情况，以及规定各种通信设备在电力各类电磁环境下的环境参数和环境特征的特征严酷度，确保电力通信设备的安全稳定运行是基于所处电磁环境的严酷等级。
二、对电磁兼容与电磁防护的分析确定方法
1、电磁干扰源分析
首先，要清楚电磁干扰源的表现形式有很多种，想要使分析结果能够更加清晰准确，能够最大程度的反应实际情况，就必须要充分分析每一部分的干扰内容，具体而言，包括干扰信号的时域、能量以及信号形式等。具体测试过程需要通过对相应设备以及技术的应用才能完成。电磁干扰的辐射发射测试在具体研究中非常重要，需要注意的是，这一测试过程必须要在开阔地或电波暗室中。电磁干扰测试对于电磁干扰源的研究也具有重要价值，主要表现在能够对干扰源进行实时定位方面。其次，对仿真模型的建立也是电磁干扰源研究过程中的一个主要手段。印制电路板是仿真模型建立过程中的重点，在这一方面，国内外均给予了足够的重视，同时也对其进行了深入研究。
2、对电磁敏感对象分析
首先，建立仿真模型是研究电磁敏感对象的基础，随着社会以及电磁领域相应技术的提高，社会对电磁敏感对象仿真模型中的高频性能也提出了更高的要求，国内针对这一问题的研究已经取得了一定程度的进展，同时也建立了晶体管的分布参数模型，相对于传统模型而言，晶体管分布参数模型的建立在使用频率以及建模精度方面均取得了很大程度的进步。其次，在电磁敏感度实验测试方面，不同的被测试对象其具体实验过程也存在差别，换句话说，电磁敏感度实验测试需要根据具体情况的不同而进行有针对性的调整，其中，静电感度、电磁敏感度、半导体器件敏感度以及抗扰度等均属于可予调整的因素，其中对电磁敏感度的调整尤为重要。
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三、电磁能量耦合途径
1、电磁能量耦合规律建模。电磁能量耦合途径有传导耦合和辐射耦合之分，或者也可分为“前门”耦合和“后门”耦合，任何电磁干扰的产生必然要通过某电磁能量耦合途径。通过仿真建模研究电磁能量的耦合规律，对开展电磁兼容分析预测具有重要意义。电磁能量的传导耦合途径需要电磁干扰源和敏感对象之间存在完整的电路连接。因此，传导耦合模型的建立主要通过提取电磁能量耦合通路的分布参数、建立其等效电路模型来实现，其模型精度受寄生参数和模型结构的影响较大；此外，基于黑箱模型和系统辨识理论，利用电磁能量输入与输出之间的传递函数来表征其传导耦合通路的仿真建模方法也得到了应用。
2、电磁能量耦合防护措施。根据形成电磁干扰的要素，通过屏蔽、滤波、接地、隔离等措施来抑制电磁干扰源和敏感对象之间的电磁能量耦合，可以有效削弱电磁干扰对敏感对象的影响，从而有利于被研究对象满足相关的电磁兼容标准要求。而依据现行的电磁兼容标准，对设备或系统的抗电磁干扰能力进行实验考核时，所施加的电磁干扰强度通常是按等级划分的，且有上限值，比如进行ESD 抗扰度测试时，现有国家标准规定的最高接触式放电实验电压为8kV，最高空气放电实验电压为15kV。但对于一个通过了ESD 抗扰度最高等级测试的设备或系统而言，其在实际应用中所面临的电磁环境可能更加复杂、恶劣，这也给设备或系统的电磁安全性带来了隐患。为应对更加严酷的电磁环境，进一步提升设备或系统的电磁安全性，在研究屏蔽、滤波、接地和隔离等传统技术措施的基础上，国内外学者对应用于电磁防护领域的新技术、新材料和新器件也开展了大量研究，并取得了丰硕成果。
在电磁防护新技术方面，比如采用干扰对消原理解决系统电磁干扰问题的自适应对消技术；具有周期阵列结构，可以使电磁波在谐振频率处发生全反射或全透射的频率选择表面技术；通过场致导电材料或压控导电结构设计，具有电磁环境自适应特性的能量选择表面技术；借鉴电磁环境下动物电生理信号传递机制，基于多学科交叉融合产生的电磁防护仿生原理和技术等。在电磁防护新材料方面，具有感知功能、信号处理功能和自我指令的智能材料以及具有超常物理性质的超材料等在电磁屏蔽、电磁吸波中的应用前景受到广泛关注，比如金属合金、碳纳米管等智能材料以及手性材料、光子晶体、超磁性材料等超材料。
科学技术的提高使得电磁兼容与电磁防护的研究成果得到了极大程度的改善，但随着社会的不断发展，新型系统的建立已经成了电磁领域发展的一个主要趋势，因此，工作人员必须要加大力度对上述两方面内容进行深入研究。就目前的情况看，开发大型的、复杂系统的电磁仿真软件以及提高电磁设备的使用性能十分重要，这是促使电磁领域发展的基础。总之，电磁兼容与电磁防护在内涵和外延上是一个有机的整体，它们研究的重点都是电磁环境对设备或系统的作用机理、能量耦合途径等，即电磁环境效应；目的都是为了保障设备或系统在预定电磁环境中的生存能力和运行能力。
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论文作者:邵汉卿,罗燕,潘建华,赵琪辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：电磁论文; 环境论文; 能量论文; 变电站论文; 电磁干扰论文; 电磁兼容论文; 防护论文; 《电力设备》2018年第20期论文;