电力系统继电保护及自动化设备电磁兼容标准的发展动向

36电力系统继电保护及自动化设备电磁兼容标准的发展动向韩天行，梁志成国家电网公司自动化设备电磁兼容实验室南京市210003摘要:科学技术的发展，微机型和数字型继电保护及自动化设备越来越多的采用数字化技术和高速微处理器的计算机技术；这些先进的产品，对于电力系统的发展和安全可靠运行起到积极推动作用。但是，电力系统的发展使其电磁环境变得越来越严酷，反过来要影响继电保护及自动化设备的正常功能。国际电工委员会IEC标准做了大量工作，已形成较为完整的标准体系。只有熟悉继电保护及自动化设备的电磁兼容的标准和技术要求，了解电磁兼容标准发展的动向，才能针对电磁兼容的新要求，采取相应措施降低电磁发射限值并提高抗干扰能力，保证继电保护及自动化设备的品质，作好与国际接轨的工作。关键词:继电保护及自动化设备；电磁兼容；标准；发展。1．继电保护及自动化设备电磁兼容标准随着对电力需求量的日益增大，促使电力系统的容量日趋增大，随之带来电网的结构也越来越复杂。目前，我国已拥有1000kV电压等级交流输电线路、±800kV电压等级直流输电线路和单机容量超过600MW的发电机组。电力系统的发展，无疑对其二次回路的继电保护及自动化设备提出更高的要求。为了确保电力系统运行的安全和可靠，保证电力的供应，要求继电保护及自动化设备具备动作速度快、灵敏度高和可靠性好的功能，和具有遥信、遥测、遥调等自动远方控制等功能，促进电力系统的二次设备向集保护、测量、控制、统计、(在线与离线)监测、诊断、处理、通信等一体化的综合性保护及自动化设备的方向发展。当今科学技术的进步，也为继电保护及自动化设备的产品性能得到飞快地突破奠定了基础，在工作原理及功能方面也取得了突破性的发展。现在高速运行的微处理器的计算机技术和数字化技术已广泛应用于继电保护及自动化设备中；出现了一代又一代动作速度更快、精度更高的产品。电力系统的发展同时会也带来更为复杂和更为恶劣的电磁环境，在同一环境中还出现了多种电磁骚扰源并存的状态，这样电磁环境对二次设备的正常工作带来极为不利的影响。同时，微机型、数字型的继电保护及自动化设备本身（特别是在产品中使用了高频开关电源和以及高速运行的元器件和微处理器等）也是一种电磁骚扰源。它也要影响周围其它设备的正常工作。因此我们必须深入研究它们电磁兼容的性能，减少电磁发射、提高抗扰度水平，使其为电力系统的安全可靠运行发挥更大的作用。对于继电保护装置产品，国际电工委员会IEC标准TC95技术委员会成立了专门电磁兼容研究的工作组，他们在研究电磁兼容技术的基础上，结合量度继电器及装置自身工作的特点和国际电工委员会IEC标准TC77技术委员会和CISPR技术委员会制定基础标准发展的动向，编制了适用于继电保护产品的电磁兼容标准体系并不断进行更新标准的内容。昀新所颁布的标准有一项通用标准、一项电磁发射标准和七项抗扰度标准。具体是：IEC60255－26：2008量度继电器和保护装置的电磁兼容要求；IEC60255－25：2000电气继电器第25部分量度继电器和保护装置的电磁发射试验；IEC60255－22－1：2007量度继电器和保护装置的电气干扰试验第1部分1MHz脉冲群干扰试验；37IEC60255－22－2：2008电气继电器第22-2部分量度继电器和保护装置的骚扰试验静电放电试验；IEC60255－22－3：2007电气继电器第22-3部分量度继电器和保护装置的骚扰试验辐射电磁场骚扰试验；IEC60255－22－4：2008电气继电器第22-4部分量度继电器和保护装置的骚扰试验电快速瞬变脉冲群抗扰度试验；IEC60255－22－5：2002电气继电器第22-5部分量度继电器和保护装置的骚扰试验浪诵抗扰度试验；IEC60255－22－6：2006电气继电器第22-6部分量度继电器和保护装置的骚扰试验射频场感应的传导骚扰抗扰度试验；IEC60255－22－7：2003电气继电器第22-7部分量度继电器和保护装置的骚扰试验工频抗扰度试验。我国相应的继电保护标准化组织已将相应的国际标准转化为国家标准，转化的国家标准有：GB/T14598.13-1998量度继电器和保护装置的电气干扰试验第1部分：1MHz脉冲群干扰试验，（eqvIEC60255－22－1:1998）该标准又有新的版本即GB/T14598.13-2008量度继电器和保护装置的电气干扰试验第1部分：1MHz脉冲群干扰试验，（IEC60255－22－1:2007MOD）GB/T14598.14-1998量度继电器和保护装置的电气骚扰试验第2部分：静电放电试验。(idtIEC60255－22－2：1996)GB/T14598.9-2002量度继电器和保护装置的电气骚扰试验第3部分：辐射电磁场骚扰试验(idtIEC60255－22－3：2000)GB/T14598.10-2007量度继电器和保护装置的电气骚扰试验第4部分：电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(idtIEC60255－22－4：2002)GB/T14598.18-2007量度继电器和保护装置的电气骚扰试验第5部分：浪诵抗扰度试验(idtIEC60255－22－5：2002)GB/T14598.17-2005量度继电器和保护装置的电气骚扰试验第6部分：射频场感应的传导骚扰抗扰度试验(idtIEC60255－22－6：2001)GB/T14598.19-2007量度继电器和保护装置的电气骚扰试验第7部分：工频抗扰度试验(idtIEC60255－22－7：2003)GB/T14598.16-2002电气继电器第25部分量度继电器和保护装置的电磁发射试验；(idtIEC60255－25：2000)GB/T14598.20-2007量度继电器和保护装置的电磁兼容要求(idtIEC60255－26：2004)GB/T8736-1987辅助激励量中断及交流纹波的试验。（eqvIEC60255-11:1984）远动设备及系统产品在GB/T15153.1—1998/IEC60870-2-1：1995/远动设备及系统第二部分：工作条件第1篇：电源和电磁兼容性。该标准是依据以下电磁兼容的基础标准制订的。(1)抗扰度标准：1)GB/T17626.1-1993/IEC61000-4-1：1992抗扰度试验总论中低频骚扰（谐波、谐间波、信号电压等）抗扰度试验；2)GB/T17626.2-1998/IEC61000-4-2：1995/1998静电放电抗扰度试验；3)GB/T17626.3-1998/IEC61000-4-3：1995/1998射辐电磁场辐射抗扰度试验；4)GB/T17626.4-1998/IEC61000-4-4:1995电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》；5)GB/T17626.5-1999/IEC61000-4-5:1995浪涌（冲击）抗扰度试验；386)GB/T17626.6-1998/IEC61000-4-6:1996射频场感应的传导骚扰抗扰度试验；7)GB/T17626.8-1998/IEC61000-4-8:1993工频磁场抗扰度试验；8)GB/T17626.9-1998/IEC61000-4-9:1993脉冲磁场抗扰度试验；9)GB/T17626.10-1998/IEC61000-4-10:1993阻尼振荡磁场抗扰度试验；10)GB/T17626.11-1999/IEC61000-4-11:1994电压暂降、短时中断及电压变化抗扰度试验11)GB/T17626.12-1998/IEC61000-4-12:1994振荡波抗扰度试验。(2)电磁发射试验：1)GB9254－1998/CISPR22:1997信息技术设备的无线电骚扰测量方法和限值2)GB17625.1－2003/IEC61000-3-2:1998电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)GB/Z17625.6－2003/IEC61000-3-4:1998电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制3)GB17625.2－2007/IEC61000-3-3:1994电磁兼容限值对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限值2.继电保护及自动化设备的电磁兼容标准的介绍2.1GB/T14598.20-2007/IEC60255－26：2004《量度继电器和保护装置的电磁兼容要求》标准的主要内容(1)继电保护装置的端口：“端口”就是传输电磁骚扰的“界面”。也就是通过端口，电磁骚扰以传导或辐射的方式进入或出自敏感设备。并且端口的类型决定骚扰现象的性质和骚扰的程度。根据不断推新的继电保护装置和功能的发展，在IEC60255－26：2004中，提出了继电保护装置应有五种端口，见图1。图1电磁骚扰进入设备的端口这些端口是：1)外壳端口：通过继电保护装置的实际边界辐射或传导电磁场的界面接口。2)通信端口：连接到继电保护装置并用来传送低能量、弱电信号的通信和/或控制系统的界面接口。3)输入和输出端口输入端口：为了完成其功能，继电保护装置输入激励量和控制量的界面接口。例如，电流、电压变换器、状态量和模拟量的输入等。输出端口：反映继电保护装置产生预定变化的界面接口。例如，触点、光耦合装置、模拟量输出等。4)电源端口：继电保护装置的交流电源、直流辅助电源的输入界面接口。395)功能接地端口：为了继电保护装置电气安全，从设备上的端子接到地的一个界面接口。(2)各端口的电磁兼容要求1)外壳端囗的电磁兼容要求：a.电磁发射限值规定了频率为30～230MHz和230～1000MHz两个频率范围的辐射发射限值。b.抗扰度试验：规定了射频电磁场辐射抗扰度和静电放电抗扰度试验的试验等级。2)辅助电源端口的电磁兼容要求：a.电磁发射限值规定了频率为0.15～0.5MHz、0.5～5MHz和5～30MHz三个频率范围内的传导发射限值。b.抗扰度试验规定了射频场感应的传导抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、1MHz（100kHz）脉冲群抗扰度、浪涌抗扰度、直流辅助激励量中断抗扰度试验的试验等级。3)通信端口的抗扰度试验规定了射频场感应的传导抗扰度、电快速瞬变/脉冲群抗扰度、1MHz（100kHz）脉冲群抗扰度、浪涌抗扰度试验的试验等级。4)输入和输出端口的抗扰度试验规定了射频场感应的传导抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、1MHz（100kHz）脉冲群抗扰度、浪涌（冲击）抗扰度、电网频率抗扰度试验的试验等级。5)功能接地端口抗扰度试验规定了射频场感应的传导抗扰度、电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验的试验等级。对于IEC60255－26：2008标准对部分端口的抗扰度试验增加了一些内容，主要是：外壳端口抗扰度试验：辐射电磁场抗扰度试中增加了1.4GHz－2.7GHz频率范围的试验，工频磁场抗扰度试验。电源端口、通信端口、输入、输出端口及功能接地端口抗扰度试验：快速瞬变抗扰度试验中快速瞬变波形的重复率A级由2.5kHz变为5kHz。2.2GB/T14598.16-2002/IEC60255－25：2000电气继电器第25部分量度继电器和保护装置的电磁发射试验本标准是以CISPR16-1：1993无线电骚扰和抗干扰测量设备及方法的规范—第一部分：无线电骚扰和抗干扰测量设备和CISPR22：1997信息技术设备的无线电骚扰测量方法和限值（GB9254－1998）为基础，测量量度继电器及保护装置的传导和辐射发射的限值，并证实量度继电器及保护装置不会产生超过规定的限值而影响其他设备正常工作的传导或辐射发射。标准的主要内容：(1)发射限值要求1)适用于辅助电源端口，规定了传导发射限值的大小；传导发射限值采用平均值接收机和准峰值接收机测量。2)适用于辅助电源端口及交流电源端口，规定了辐射发射限值的大小；辐射发射限值采用准峰值接收机测量，测量的距离为10m。(2)测量发射限值`试验的一般要求1)测量场地的环境噪声：试验场地的环境噪声等级应比规定的发射限值至少第6dB。2)测量传导发射设备的要求：测量所使用