微机保护电磁兼容研究及变电站内电磁干扰的传播途径
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摘要
微机保护装置在电力系统的安全运行中起着非常重要的作用，同时，它又处在
电磁环境极为恶劣的变电站中，因此其电磁兼容问题十分突出。
本文主要是研究如何提高微机保护装置的抗电磁干扰性能，以及探明各种电磁
干扰在变电站内的传播途径。
本文按照ＩＥＣ６０２５５－２２系列标准对以ＣＳＬ１０１Ｂ－２为例的微机保护装置进行了全
面的电磁兼容抗扰度试验，并结合试验结果，力求用电路理论和电磁场相关理论对
保护装置进行ＥＭＣ建模。本文还利用ＭＡＴＬＡＢ６．１对变电站内的一些骚扰源进行了建模
和仿真，并把“电磁拓扑”的方法运用到对变电站内电磁干扰传播途径的研究中。
The micro-computer-based protection plays an important role in the power system’s
safe operation, but at the same time, it lies in the substation where the EMI is harsh, so
the EMC of the protection is a very serious problem.
The paper is mainly about how to improve the immunity of protection to EMI and
analysis of the EMI transmission approach in substation.
The author carries through the entire immunity tests to the CSL101B-2 protection
according to the IEC60255-22 series standards, and tries modeling the EMC of
protection devices with the traditional circuit-theory and some relative
electromagnetic-field theory, referring to the results of disturbance tests. The paper
finishes the simulation and modeling of the EMI resources in substation with MATLAB
6.1 and applies the “electromagnetic topology”in the analysis of the propagating
channels of EMI in substation.
电磁环境极为恶劣的变电站中，因此其电磁兼容问题十分突出。
本文主要是研究如何提高微机保护装置的抗电磁干扰性能，以及探明各种电磁
干扰在变电站内的传播途径。
本文按照ＩＥＣ６０２５５－２２系列标准对以ＣＳＬ１０１Ｂ－２为例的微机保护装置进行了全
面的电磁兼容抗扰度试验，并结合试验结果，力求用电路理论和电磁场相关理论对
保护装置进行ＥＭＣ建模。本文还利用ＭＡＴＬＡＢ６．１对变电站内的一些骚扰源进行了建模
和仿真，并把“电磁拓扑”的方法运用到对变电站内电磁干扰传播途径的研究中。
The micro-computer-based protection plays an important role in the power system’s
safe operation, but at the same time, it lies in the substation where the EMI is harsh, so
the EMC of the protection is a very serious problem.
The paper is mainly about how to improve the immunity of protection to EMI and
analysis of the EMI transmission approach in substation.
The author carries through the entire immunity tests to the CSL101B-2 protection
according to the IEC60255-22 series standards, and tries modeling the EMC of
protection devices with the traditional circuit-theory and some relative
electromagnetic-field theory, referring to the results of disturbance tests. The paper
finishes the simulation and modeling of the EMI resources in substation with MATLAB
6.1 and applies the “electromagnetic topology”in the analysis of the propagating
channels of EMI in substation.
引文
［１］ 中华人民共和国国家经济贸易委员会，ＤＬ／Ｚ７１３－２０００，中华人民共和国电力行
业标准化指导性技术文件 ５００ＫＶ 变电所保护和控制设备抗扰度要求，
２０００－１１－０３ 批准
［２］ 杨奇逊，微型机继电保护基础，北京：水利电力出版社，１９７８，１～４
［３］ 杨吟梅，变电站内电磁兼容问题（一）－－－－有关的基本概念，电网技术，１９９７，
２：６１～６９
［４］ 杨吟梅，变电站内电磁兼容问题（三）－－－－电磁敏感性试验，电网技术，１９９７，
４：６７～７１
［５］ 张卫东，变电站开关操作瞬态电磁场干扰的研究，博士学位论文，保定，华北
电力大学，２００３，１
［６］ 北京四方继保自动化有限公司，ＯＳＦ．４６１．０００，ＣＳＬ１００ 系列数字式高压线路保
护装置使用说明书（Ｖ３．００），２００１，９，２～３
［７］ 国家质量技术监督局，ＧＢ／Ｔ１７６２６．４－１９９８ ，中华人民共和国国家标准电磁兼
容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验，北京，１９９８－１２－３１ 发布
［８］ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ，ＩＥＣ６０２５５－２２－４， Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｔｅｓｔｓ
ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｒｅｌａｙｓ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ－ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｆａｓｔ
ｔｒａｎｓｉｅｎｔ／ｂｕｒｓｔ ｉｍｍｕｎｉｔｙ ｔｅｓｔ（ｓｅｃｏｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ），Ｇｅｎｅｖａ ２０，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ，
２００２－０４
［９］ 国家质量技术监督局，ＧＢ／Ｔ１７６２６．５－１９９８ ，中华人民共和国国家标准电磁兼
容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验，北京，１９９８－１２－３１ 发布
［１０］ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ，ＩＥＣ６０２５５－２２－５， Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｔｅｓｔｓ
ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｒｅｌａｙｓ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ－ Ｓｕｒｇｅ ｉｍｍｕｎｉｔｙ ｔｅｓｔ
（ｓｅｃｏｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ），Ｇｅｎｅｖａ ２０，Ｓｗｉｚｔｅｒｌａｎｄ，２００２－０４
［１１］ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ，ＩＥＣ６０２５５－２２－５， Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｔｅｓｔｓ
ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｒｅｌａｙｓ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ－ Ｒａｄｉａｔｅｄ
ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｉｍｍｕｎｉｔｙ ｔｅｓｔ （ ｓｅｃｏｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ ）， Ｇｅｎｅｖａ，
Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ，２０００－７
［１２］ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ，ＩＥＣ６０２５５－２２－６， Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｔｅｓｔｓ
ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｒｅｌａｙｓ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ－Ｉｍｍｕｎｉｔｙ ｔｏ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ
ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｆｉｅｌｄｓ （ｆｉｒｓｔ ｅｄｉｔｉｏｎ），
Ｇｅｎｅｖａ ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ，２００１－０４
［１３］ 国家质量技术监督局，ＧＢ／Ｔ１７６２６．１２－１９９８ ，中华人民共和国国家标准电磁兼
59
华北电力大学(北京)硕士学位论文
容 试验和测量技术 振荡波抗扰度试验，北京，１９９８－１２－３１ 发布
［１４］ 杨继深 实践电磁兼容技术 １９９９．８（内部培训教材）５０～５７
［１５］ 国际大电网会议 ３６．０４ 工作组，发电厂和变电站电磁兼容导则，中国电力科学
院 ，２０００，１０
［１６］ 吴茂林 崔翔 张重远，雷直击 ５００ＫＶ 变电站时保护小间暂态地电位分布的分
析，‘９９ 北京电磁兼容标准检测技术研讨会，６３：６５
［１７］ 张林昌，北方交通大学 ，电磁兼容标准检测技术基础与仪器，‘９９ 北京电磁
兼容标准检测技术研讨会，６７～８０
［１８］ 程利军，微机保护装置电磁兼容研究，博士学位论文，北京，华北电力大学，
２００１，９
［１９］ 国家质量技术监督局，ＧＢ／Ｔ１７６２６．１－１９９８ ，中华人民共和国国家标准电磁兼
容 试验和测量技术 抗扰度试验总论，北京，１９９８－１２－３１ 发布
［２０］ 王梅义，电网继电保护应用 ，中国电力出版社 ，１９９９，１３４～１３５
［２１］ 贺景亮，电力系统电磁兼容，水利电力出版社，１９９３，２３～２８
［２２］ Ｃ．Ｒ．Ｐａｕｌ， ”ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ” ｗｉｌｅｙ １９９２
［２３］ Ｊａｃｑｕｅｔ Ｂ． Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｌａｙｓ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ． Ｅｌｅｃｔｒａ，Ｎｏ． ８３，１９８２
［２４］ 彭仲秋，瞬变电磁场，北京，１９８９
［２５］ 崔鼎新，关于电力电缆金属护套的磁实际屏蔽系数的计算方法，‘９９ＥＭＣ 第五
届全国电磁兼容学术会议论文集，北京，１９９５，４０４～４１０
［２６］ 陈德树，计算机继电保护原理与技术，北京：水利电力出版社，１９９３，６０～８０
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４：６７～７１
［５］ 张卫东，变电站开关操作瞬态电磁场干扰的研究，博士学位论文，保定，华北
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［６］ 北京四方继保自动化有限公司，ＯＳＦ．４６１．０００，ＣＳＬ１００ 系列数字式高压线路保
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［７］ 国家质量技术监督局，ＧＢ／Ｔ１７６２６．４－１９９８ ，中华人民共和国国家标准电磁兼
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ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｒｅｌａｙｓ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ－ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｆａｓｔ
ｔｒａｎｓｉｅｎｔ／ｂｕｒｓｔ ｉｍｍｕｎｉｔｙ ｔｅｓｔ（ｓｅｃｏｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ），Ｇｅｎｅｖａ ２０，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ，
２００２－０４
［９］ 国家质量技术监督局，ＧＢ／Ｔ１７６２６．５－１９９８ ，中华人民共和国国家标准电磁兼
容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验，北京，１９９８－１２－３１ 发布
［１０］ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ，ＩＥＣ６０２５５－２２－５， Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｔｅｓｔｓ
ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｒｅｌａｙｓ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ－ Ｓｕｒｇｅ ｉｍｍｕｎｉｔｙ ｔｅｓｔ
（ｓｅｃｏｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ），Ｇｅｎｅｖａ ２０，Ｓｗｉｚｔｅｒｌａｎｄ，２００２－０４
［１１］ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ，ＩＥＣ６０２５５－２２－５， Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｔｅｓｔｓ
ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｒｅｌａｙｓ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ－ Ｒａｄｉａｔｅｄ
ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｉｍｍｕｎｉｔｙ ｔｅｓｔ （ ｓｅｃｏｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ ）， Ｇｅｎｅｖａ，
Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ，２０００－７
［１２］ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ，ＩＥＣ６０２５５－２２－６， Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｔｅｓｔｓ
ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｒｅｌａｙｓ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ－Ｉｍｍｕｎｉｔｙ ｔｏ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ
ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｆｉｅｌｄｓ （ｆｉｒｓｔ ｅｄｉｔｉｏｎ），
Ｇｅｎｅｖａ ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ，２００１－０４
［１３］ 国家质量技术监督局，ＧＢ／Ｔ１７６２６．１２－１９９８ ，中华人民共和国国家标准电磁兼
59
华北电力大学(北京)硕士学位论文
容 试验和测量技术 振荡波抗扰度试验，北京，１９９８－１２－３１ 发布
［１４］ 杨继深 实践电磁兼容技术 １９９９．８（内部培训教材）５０～５７
［１５］ 国际大电网会议 ３６．０４ 工作组，发电厂和变电站电磁兼容导则，中国电力科学
院 ，２０００，１０
［１６］ 吴茂林 崔翔 张重远，雷直击 ５００ＫＶ 变电站时保护小间暂态地电位分布的分
析，‘９９ 北京电磁兼容标准检测技术研讨会，６３：６５
［１７］ 张林昌，北方交通大学 ，电磁兼容标准检测技术基础与仪器，‘９９ 北京电磁
兼容标准检测技术研讨会，６７～８０
［１８］ 程利军，微机保护装置电磁兼容研究，博士学位论文，北京，华北电力大学，
２００１，９
［１９］ 国家质量技术监督局，ＧＢ／Ｔ１７６２６．１－１９９８ ，中华人民共和国国家标准电磁兼
容 试验和测量技术 抗扰度试验总论，北京，１９９８－１２－３１ 发布
［２０］ 王梅义，电网继电保护应用 ，中国电力出版社 ，１９９９，１３４～１３５
［２１］ 贺景亮，电力系统电磁兼容，水利电力出版社，１９９３，２３～２８
［２２］ Ｃ．Ｒ．Ｐａｕｌ， ”ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ” ｗｉｌｅｙ １９９２
［２３］ Ｊａｃｑｕｅｔ Ｂ． Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｌａｙｓ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ． Ｅｌｅｃｔｒａ，Ｎｏ． ８３，１９８２
［２４］ 彭仲秋，瞬变电磁场，北京，１９８９
［２５］ 崔鼎新，关于电力电缆金属护套的磁实际屏蔽系数的计算方法，‘９９ＥＭＣ 第五
届全国电磁兼容学术会议论文集，北京，１９９５，４０４～４１０
［２６］ 陈德树，计算机继电保护原理与技术，北京：水利电力出版社，１９９３，６０～８０