应用于制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于

【技术实现步骤摘要】
应用于GIS二次设备抗电磁干扰的有源滤波方法及装置


[0001]本专利技术涉及信号完整性
，并且更具体地，涉及一种应用于
GIS
二次设备抗电磁干扰的有源滤波方法及装置
。

技术介绍

[0002]气体绝缘组合电器
(Gas
‑
Insulated Switchgear
，
GIS)
因其结构紧凑
、
运行可靠
、
占地面积小等优点，在电力系统中的应用越来越广泛
。
但由于
GIS
中各部分之间过于紧凑，在隔离开关或断路器动作时，由于动触头的移动速度较慢，约为
(1
±
0.2)m/s
，因此隔离开关动作时触头间隙介质会发生反复击穿引发数十次甚至上百次的电弧重燃现象
。
每一次击穿导致的电弧重燃均会使触头间的过电压波在几个纳秒内瞬间跌落，产生的电压陡波在
GIS
管母线和设备上传播并来回折反射形成幅值
、
频率很高的特快速暂态过电压
(very fast transient over
‑
voltage
，
VFTO)
，对
GIS
设备造成电磁干扰
。
[0003]由于互感器与高压母线间存在分布电容，
VFTO
会通过分布电容侵入互感器的二次侧，再经电缆以传导的形式进入控制小室内，对二次设备形成干扰，威胁整个系统的安全运行
。
此外，还有部分电子式互感器尽管再隔离开关分合闸项目中没有发生故障，但产生了可能导致继保误动作的异常输出
。
可以看出，隔离开关分合闸操作产生的
VFTO
不仅会导致电子式互感器发生损坏性故障，而且还可能导致电子式互感器输出异常，从而使得抑制
VFTO
成为当前电力系统领域的研究热点
。
[0004]在高速
PCB
设计中，可采用在母线与二次设备之间添加滤波器的方式滤除
VFTO。
无源滤波器是利用
LC
储能元件构成的网络来实现滤波功能
。
由这些储能元件构成的无源滤波网络体积和重量较大，成本也较高
。
所以相比较而言，有源
EMI
滤波器采用有源技术能很好的抑制
EMI
噪声，并且可以对噪声信号进行动态的补偿和调整
。
另一方面，相比较而言，有源
EMI
滤波器采用半导体器件，使其在体积
、
重量等方面比传统的无源滤波器有明显的优势，符合开关电源集成化和高密度化的需要，适应了当前电力电子设备集成化发展的趋势
。
因此有源
EMI
滤波器在近几年受到了广泛的关注
。
[0005]传统的无源滤波器大多由分立的差
、
共模电感以及
X、Y
电容构成，由于电感和电容的阻抗都与频率息息相关，在低频段下，电感阻抗小，电容阻抗大，由二者阻抗特性决定的滤波器性能也就比较差
。
为了改善低频段效果，往往需要增大电感或者电容值，这不可避免的带来了体积和重量的问题，大功率
、
工作频率高的应用场合尤为明显，电流大，绕制电感的线径要求比较粗，同时，为了防止饱和磁环不能太小，目前的材料和工艺所制作的滤波电感体积减小空间有限
。
除此之外，实际产品对于功率变换器的规格和体积都有要求，一级的滤波器往往不能满足电磁兼容标准，很多时候需要使用两级甚至更多级的滤波器，一是增加了成本，二是增大了损耗，三是进一步增大了滤波器的体积和重量
。
[0006]因此，现有技术缺乏一种能够解决
GIS
系统中隔离开关在带电时动作产生的
VFTO
噪声对二次设备的影响的技术方案
。

技术实现思路

[0007]为了解决上述
技术介绍
所述的至少一个问题，本专利技术提供一种应用于
GIS
二次设备抗电磁干扰的有源滤波方法及装置
。
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供了一种应用于
GIS
二次设备抗电磁干扰的有源滤波方法，包括：
[0009]判断目标滤波器的滤波效果是否达到预设要求，其中目标滤波器由无源滤波器和有源滤波器串联而成；
[0010]在目标滤波器的滤波效果达到预设要求时，在气体绝缘组合电器系统的一次设备与二次设备之间加入目标滤波器，通过目标滤波器对进入二次设备的目标信号进行滤波处理
。
[0011]可选地，所述判断目标滤波器的滤波效果是否达到预设要求，包括：
[0012]基于气体绝缘组合电器系统的噪声信号建立目标滤波器的电路模型；
[0013]采用黑盒子建模方法，建立二次设备的等效电路模型；
[0014]将输入信号
、
目标滤波器的电路模型与二次设备的等效电路模型连接，仿真分析目标滤波器的滤波效果是否达到预设要求
。
[0015]可选地，所述基于气体绝缘组合电器系统的噪声信号建立目标滤波器的电路模型，包括：
[0016]确定有源滤波器的拓扑结构；
[0017]将无源滤波器和有源滤波器串联，得到目标滤波器初步的电路模型；
[0018]基于有源滤波器的拓扑结构，确定目标滤波器初步的电路模型中各个电路元件的参数，得到目标滤波器最终的电路模型
。
[0019]可选地，所述拓扑结构包括拓扑控制方式
、
补偿环节采用的补偿方式以及取样环节采用的取样方式，并且所述确定有源滤波器的拓扑结构，包括：
[0020]确定有源滤波器的拓扑控制方式为反馈型；
[0021]确定有源滤波器输入端的补偿环节采用电流补偿方式；
[0022]确定有源滤波器输出端的取样环节采用电压取样方式
。
[0023]可选地，所述确定目标滤波器初步的电路模型中各个电路元件的参数，包括：
[0024]确定目标滤波器初步的电路模型在取样环节中的第一下限截止频率；
[0025]确定目标滤波器初步的电路模型在补偿环节中的上限截止频率；
[0026]确定目标滤波器初步的电路模型在放大环节中的第二下限截止频率；
[0027]确定目标滤波器初步的电路模型的插入损耗；
[0028]基于第一下限截止频率
、
上限截止频率
、
第二下限截止频率以及插入损耗，确定目标滤波器初步的电路模型中各个电路元件的参数
。
[0029]可选地，所述采用黑盒子建模方法，建立二次设备的等效电路模型，包括：
[0030]确定二次设备的
Z
参数；
[0031]基于二次设备的...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种应用于
GIS
二次设备抗电磁干扰的有源滤波方法，其特征在于，包括：判断目标滤波器的滤波效果是否达到预设要求，其中目标滤波器由无源滤波器和有源滤波器串联而成；在目标滤波器的滤波效果达到预设要求时，在气体绝缘组合电器系统的一次设备与二次设备之间加入目标滤波器，通过目标滤波器对进入二次设备的目标信号进行滤波处理
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断目标滤波器的滤波效果是否达到预设要求，包括：基于气体绝缘组合电器系统的噪声信号建立目标滤波器的电路模型；采用黑盒子建模方法，建立二次设备的等效电路模型；将输入信号
、
目标滤波器的电路模型与二次设备的等效电路模型连接，仿真分析目标滤波器的滤波效果是否达到预设要求
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于气体绝缘组合电器系统的噪声信号建立目标滤波器的电路模型，包括：确定有源滤波器的拓扑结构；将无源滤波器和有源滤波器串联，得到目标滤波器初步的电路模型；基于有源滤波器的拓扑结构，确定目标滤波器初步的电路模型中各个电路元件的参数，得到目标滤波器最终的电路模型
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述拓扑结构包括拓扑控制方式
、
补偿环节采用的补偿方式以及取样环节采用的取样方式，并且所述确定有源滤波器的拓扑结构，包括：确定有源滤波器的拓扑控制方式为反馈型；确定有源滤波器输入端的补偿环节采用电流补偿方式；确定有源滤波器输出端的取样环节采用电压取样方式
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定目标滤波器初步的电路模型中各个电路元件的参数，包括：确定目标滤波器初步的电路模型在取样环节中的第一下限截止频率；确定目标滤波器初步的电路模型在补偿环节中的上限截止频率；确定目标滤波器初步的电路模型在放大环节中的第二下限截止频率；确定目标滤波器初步的电路模型的插入损耗；基于第一下限截止频率
、
上限截止频率
、
第二下限截止频率以及插入损耗，确定目标滤波器初步的电路模型中各个电路元件的参数
。6.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用黑盒子建模方法，建立二次设备的等效电路模型，包括：确定二次设备的
Z
参数；基于二次设备的
Z
参数，采用系统辨识的方法，在数学建模软件中对二次设备的阻抗频谱进行处理，得到阻抗频谱的
S
域表达式；通过矢量匹配法，对阻抗频谱的
S
域表达式进行转化，得到二次设备的等效电路模型
。7.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将输入信号
、
目标滤波器的电路模型与二次设备的等效电路模型连接，仿真分析目标滤波器的滤波效果，包括：
将电容组件第一侧接在气体绝缘组合电器系统的母线处，将电容组件第二侧与目标滤波器的电路模型连接，其中电容组件由第一电容和第二电容串联组成，第一电容的电压大于第二电容的电压，电容组件第一侧的电压大于电容组件第二侧的电压；从电容组件第二侧处取输入信号，将输入信号传输至目标滤波器的电路模型，通过目标滤波器的电路模型对输入信号进行滤波处理，并将滤波处理后的信号传输至等效电路模型；对等效电路模型进行电磁干扰测试，并根据测试的结果分析目标滤波器的滤波效果
。8.
一种应用于
GIS
二次设备抗电磁干扰的有源滤波装置，其特征在于，包括：判断模块，用于判断目标滤波器的滤波效果是否达到预设要求，其中目标滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔博源，毕闯，陈允，代博，和彦淼，成林，
申请(专利权)人：电子科技大学国网陕西省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：