变电站电子式互感器采集单元的EMI滤波结构及设计方法

摘要

本发明公开一种变电站电子式互感器采集单元的EMI滤波结构及设计方法，结构包括：吸收型滤波器；基本单元；所述基本单元包括：差模电容、共模电感、第一共模电容和第二共模电容；共模电感连接负载侧和电源侧；差模电容两端并联在电源侧；第一共模电容和第二共模电容连接在电源和地之间。本发明结构能够有效对变电站电子式互感器采集单元进行有效的保护。

说明书

技术领域

本发明属于电磁干扰滤波器技术领域，特别涉及一种变电站电子式互感器采集单元的EMI滤波结构及设计方法。

背景技术

电子式互感器一般包括传感单元和采集单元，其中传感单元将一次电流或电压转变为伏级或毫伏级的电压小信号，采集单元将小信号调理成模拟量或转换成数字量输出到其他装置。采集单元由于全部采用电子电路，且安装位置靠近一次设备，因此采集单元容易受共模和差模骚扰。共模骚扰是指两个导线上骚扰电流振幅相等、方向相同的骚扰；差模骚扰是指两导线上的干扰电流振幅相等、方向相反的骚扰。

近年来相继投运的智能变电站已多次出现电子式互感器采集单元损伤、丢包、通信异常等问题。越来越多的电子装置采用就地化布置，且紧邻高压设备，甚至挂接在高压设备外壳上，这导致电子装置越来越容易受到电磁干扰的影响，甚至因电磁干扰而失效，从而导致变电站停运，危及电网安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变电站电子式互感器采集单元的EMI滤波结构及设计方法，对变电站电子式互感器采集单元进行有效的保护，保持互感器的内部产生的噪声不向外泄漏，同时防止外部的交流线路产生的噪声进入互感器。本发明有利于EMI滤波器的模块化设计和生产，减小了设计的难度，降低了工程应用生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

变电站电子式互感器采集单元的EMI滤波结构，包括：

吸收型滤波器；

基本单元；所述基本单元包括：差模电容、共模电感、第一共模电容和第二共模电容；

共模电感连接负载侧和电源侧；差模电容两端并联在电源侧；第一共模电容和第一共模电容连接在电源和地之间。

本发明进一步的改进在于：吸收型滤波器安装在电源侧与变电站电子式互感器采集单元之间；

基本单元安装在吸收型滤波器与变电站电子式互感器采集单元之间。

本发明进一步的改进在于：包括若干级联的基本单元。

本发明进一步的改进在于：吸收型滤波器的滤波频率上限为f

本发明进一步的改进在于：f

本发明进一步的改进在于：基本单元的有效滤波频率下限为f

本发明进一步的改进在于：吸收型滤波器的滤波频率下限等于基本单元的有效滤波频率上限。

本发明进一步的改进在于：吸收型滤波器的滤波频率下限小于等于基本单元的有效滤波频率上限。

变电站电子式互感器采集单元的EMI滤波结构设计方法，其特征在于，包括：

选取吸收型滤波器，确定吸收型滤波器的有效滤波频率范围f

选取差模电容、共模电感、第一共模电容和第二共模电容；组成一级EMI滤波器基本单元；

测试一级基本单元是否满足共模滤波的要求，如果不满足，继续级联一级基本单元直至满足共模滤波要求为止，然后进一步测试是否满足差模滤波要求；

测试已有基本单元是否满足差模滤波的要求，如果不满足，继续级联一级基本单元直至满足差模滤波要求为止，完成整个EMI滤波结构设计。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种变电站现场用电子式互感器采集单元EMI滤波器及其设计方法，选取“吸收型滤波器+EMI滤波器基本单元级联”为EMI滤波器的拓扑。EMI滤波器基本单元包括共模电感、共模电容和差模电容。首先选取一款吸收型滤波器，吸收型滤波器能够抑制f

变电站现场运行电磁环境下，共模骚扰和差模骚扰的最大频率可达30MHz，由电容电感组成的EMI滤波器基本单元在高频阶段由于寄生参数的影响，高频滤波实现；而吸收型滤波器在高频阶段呈高阻抗、在低频阶段近乎通路，无衰减。“吸收型滤波器+EMI滤波器基本单元级联”组合的方式，能够实现两种类型滤波器的优势互补。而且本发明有利于EMI滤波器的模块化设计和生产，减小了设计的难度，降低了工程应用生产成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

附图1是本发明的EMI滤波器基本单元示意图；

附图2是本发明的EMI滤波器设计方法流程图；

附图3是本发明的EMI滤波器的频率范围示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

EMI滤波器又称电磁干扰滤波器，功能就是保持电子设备的内部产生的噪声不向外泄漏，同时防止电子设备外部的交流线路产生的噪声进入设备。

实施例1

请参阅图1所示，本发明提供一种变电站电子式互感器采集单元的EMI滤波结构，包括：吸收型滤波器和基本单元；

吸收型滤波器可以采用磁环或其他滤波结构，滤波的有效滤波频率范围f

基本单元包括：共模电感L、一个差模电容C

两个共模电容称为：第一共模电容、第二共模电容。

共模电感连接负载侧和电源侧；差模电容两端并联在电源侧；第一共模电容和第二共模电容连接在电源和地之间。

本发明提供一种变电站电子式互感器采集单元的EMI滤波结构安装在供电电源与电子式互感器采集单元的电源侧之间；一般的，吸收型滤波器安装在供电电源和基本单元之间。

实施例2

本发明提供一种变电站电子式互感器采集单元的EMI滤波结构，包括：吸收型滤波器和基本单元；其与实施例的结构不同之处在于，包括多个级联的基本单元。

实施例3

请参阅图2所示，本发明提供一种变电站电子式互感器采集单元的EMI滤波结构设计方法，包括以下步骤：

选取一款吸收型滤波器(如磁环)，确定吸收型滤波器的有效滤波频率范围f

选取一款共模电感L，确定其共模电感L

变电站现场电子式互感器传导干扰中，共模干扰分量较差模干扰大，因此先设计共模干扰电路，首先测试一级基本单元是否满足共模滤波的要求，如果不满足，继续级联一级基本单元直至满足共模滤波要求为止，然后进一步测试是否满足差模滤波要求；

测试已有基本单元是否满足差模滤波的要求，如果不满足，继续级联一级基本单元直至满足差模滤波要求为止，完成整个EMI滤波结构设计。

本发明一种适用于变电站电子式互感器采集单元的EMI滤波设计方法，首先选取一款吸收型滤波器，吸收型滤波器能够抑制f

EMI滤波器基本单元由共模电感、差模电容、共模电容组成。共模电感连接负载侧和电源侧；差模电容两端并联在电源侧；共模电容连接在电源和地之间。

通过级联EMI滤波器基本单元的方式，先测试其是否满足共模滤波要求，再测试是否满足差模滤波的要求。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。