Sa mabilis na pag-unlad ng mga sistema ng kuryente, ang mga electronic voltage transformers (EVTs), bilang mga pangunahing aparato para sa pagsukat sa mga sistema ng kuryente, ang kanilang estabilidad at reliabilidad ng performance ay mahalagang para sa ligtas at matatag na operasyon ng mga sistema ng kuryente. Ang performance ng electromagnetic compatibility (EMC), bilang isa sa mga pangunahing indikador ng mga EVTs, ay direkta na may kaugnayan sa kakayahan ng aparato na gumana nang normal sa mga komplikadong electromagnetic environment at kung ito ay magdudulot ng electromagnetic interference sa iba pang mga aparato. Ang paggawa ng malalim na pag-aaral at disenyo sa performance ng EMC ng mga EVTs ay may malaking kahalagahan para sa pagpapabuti ng kabuuang estabilidad at ligtas na operasyon ng mga sistema ng kuryente.
1 Buod ng Performance ng Electromagnetic Compatibility ng Electronic Voltage Transformers
1.1 Definisyon at Mga Requisito ng Electromagnetic Compatibility
Ang electromagnetic compatibility (EMC) ay tumutukoy sa kakayahan ng isang aparato o sistema na gumana nang normal nang walang interference sa isang tiyak na electromagnetic environment at hindi nagdudulot ng hindi maipaglaban na electromagnetic harassment sa iba pang bagay sa environment. Para sa mga EVTs, kailangan nilang panatilihin ang matatag na performance sa pagsukat sa mga komplikadong electromagnetic environment at hindi nagdudulot ng electromagnetic interference sa iba pang mga aparato. Kaya, sa panahon ng disenyo at paggawa ng mga EVTs, kailangang isipin ang performance ng EMC at isipin ang mga kaugnay na safeguard measures.
1.2 Patakaran ng Pagtrabaho ng Electronic Voltage Transformers
Gumagamit ang mga EVTs ng prinsipyong electromagnetic induction at high-precision electronic measurement technology upang i-convert ang mga high-voltage signals sa mga sistema ng kuryente sa low-voltage signals. Karaniwang binubuo sila ng primary sensor, secondary conversion circuit, at signal processing unit. Ang primary sensor ay responsable sa pag-convert ng high-voltage signals sa weak current/voltage signals na proporsyonado sa primary voltage; ang secondary conversion circuit ay lalo pa nang i-convert ang mga weak signals sa standard digital/analog signals; ang signal processing unit ay pinapabuti ang accuracy at stability ng pagsukat sa pamamagitan ng mga operasyon tulad ng filtering, amplifying, at calibrating. Maaaring makuha ng mga EVTs ang iba't ibang anyo, tulad ng mga electronic voltage transformers para sa pagsukat ng single-channel/multi-channel voltages, electronic current transformers para sa pagsukat ng single-channel/multi-channel currents, o integrated transformers na ipinapakita sa Figure 1 na sumusukat ng one-way voltage, current, at ang kaukulang power nang sabay-sabay.
1.3 Analisis ng Electromagnetic Harassment at Electromagnetic Sensitivity
Maaaring madaling mapinsala ang mga EVTs sa external electromagnetic harassment sa electromagnetic environment, tulad ng lightning strikes at transient overvoltages mula sa switch operations, na maaaring magdulot ng mga problema tulad ng pagtaas ng pagsukat ng mga error at unstable data; sa parehong oras, ang high-frequency harmonics at electromagnetic radiation na ginagawa ng mga EVTs mismo ay maaari ring mag-interfere sa iba pang electrical equipment. Kaya, sa panahon ng disenyo ng mga EVTs, kailangang buuin ang mga isyu ng electromagnetic harassment at electromagnetic sensitivity, at dapat gawin ang suppression at protection measures.
Ang test ng performance ng EMC ng mga EVTs ay isang mahalagang link upang masiguro ang kanilang stability at accuracy sa aktwal na operasyon. Ito ay nakatuon sa anti-interference ability at inilalarawan ang evaluation standards bilang Class A at Class B ayon sa severity ng resulta ng test:
2 Analisis ng Performance Tests ng Electromagnetic Compatibility ng Electronic Voltage Transformers
2.1 Test Content at Evaluation Standards
Class A: Ito ay nangangailangan na kapag ang mga EVTs ay inilapat ang electromagnetic harassment, ang measurement accuracy ay nananatiling nasa specification limits, at ang output voltage signal ay kumakatawan sa totoong halaga nang walang epekto sa monitoring at control ng sistema ng kuryente.
Class B: Ito ay pinapayagan ang pansamantalang pagbaba ng performance ng pagsukat (ang bahagi na hindi kasama ang protection) ng mga EVTs, ngunit hindi ito dapat makaapekto sa pagpapatupad ng mga function ng protection, at ang equipment ay hindi kailangang i-reset/restart; ang output voltage ay dapat kontrolin sa loob ng 500V upang maiwasan ang interference sa sistema ng kuryente.
2.2 Conducted Interference Tests
Ang conducted interference ay lumalaganap sa pamamagitan ng conductive paths tulad ng wires at metal pipes at ito ay isa sa mga pangunahing uri ng electromagnetic harassment na kinakaharap ng mga EVTs. Ito ay kasama ang dalawang uri ng tests:
Electrical Fast Transient/Burst Test: Ito ay sinusimula ang transient harassment (na may malawak na frequency spectrum) kapag ang inductive loads tulad ng relays at contactors ay in-disconnect. In-apply ang fast-transient burst sa EVT, in-observe ang stability at accuracy ng output voltage signal, at in-evaluate ang anti-interference ability.
Surge (Impact) Immunity Test: Ito ay sinusimula ang transient overvoltages/overcurrents dahil sa switch operations at lightning strikes (na may malaking energy at maikling duration). In-apply ang surge voltage ng tiyak na amplitude sa EVT upang itest ang capacity at performance stability ng equipment.
2.3 Radiated Interference Tests
Ito ay kasama ang apat na uri ng tests upang simularin ang interferences sa iba't ibang electromagnetic environments:
Power Frequency Magnetic Field Immunity Test: In-apply ang power frequency magnetic field ng tiyak na intensity sa EVT, in-observe ang stability at accuracy ng output voltage signal, at in-evaluate ang anti-interference ability sa power frequency magnetic field environment.
Damped Oscillatory Magnetic Field Immunity Test: Ito ay sinusimula ang damped oscillatory magnetic field (na may mabilis na attenuation at mataas na frequency) na ginagawa kapag ang disconnector sa high-voltage substation ay in-switch ang bus. In-apply ang corresponding magnetic field sa EVT upang itest ang stability ng measurement performance.
Pulse Magnetic Field Immunity Test: Ito ay sinusimula ang pulse magnetic field (na may mabilis na rise at mataas na peak value) na ginagawa ng lightning strikes sa metal components. In-apply ang pulse magnetic field sa EVT upang i-verify kung ang insulation performance at measurement accuracy ng equipment ay naapektuhan.
Radio Frequency Radiated Electromagnetic Field Immunity Test: Ito ay sinusimula ang parasitic radiation mula sa industrial electromagnetic sources, radio broadcasts/mobile communication base stations, at iba pa. In-apply ang radio frequency electromagnetic field ng tiyak na intensity sa EVT, in-observe ang stability ng output signal, at in-evaluate ang anti-interference ability.
3 Mga Prinsipyo ng Disenyo para sa Electromagnetic Compatibility ng Electronic Voltage Transformers
3.1 Circuit Design Principles
Floating Ground Design: I-adopt ang floating ground technology upang i-insulate ang circuit signal lines mula sa chassis, iblock ang coupling ng interference currents sa chassis sa signal circuit, bawasan ang noise, at mapabuti ang signal accuracy at stability.
Reasonable Wiring Layout: I-optimize ang layout ng power supplies, grounds, at signal lines. Ibawasan ang parallel distribution ng lines at iminimize ang coupling interference sa pagitan ng lines sa pamamagitan ng mga paraan tulad ng layered wiring at orthogonal wiring.
Filter Capacitor Design: I-configure ang filter capacitors sa input end ng module power supply. I-select ang capacitors batay sa mga factor tulad ng capacitance value, voltage resistance, at frequency characteristics upang ifilter ang high-frequency noise at interference na idinudulot ng power supply.
Low-level Logic Design: I-priority ang low-level logic devices (tulad ng 3.3V level devices) upang iwasan ang hindi kinakailangang mataas na logic levels, ibawasan ang circuit power consumption at pag-generate ng high-frequency interference.
Rise/Fall Time Control: I-select ang pinakamabagal na rise/fall time na pinapayagan ng circuit function upang isuppres ang hindi kinakailangang high-frequency components, ibawasan ang high-frequency noise sa circuit, at mapabuti ang signal stability at accuracy.
3.2 Internal Structure Design Principles
Fully Enclosed Shielding Structure: Ang chassis shell ay gumagamit ng fully enclosed shielding design upang masiguro ang mabuting contact at grounding ng bawat surface, maepektibong iblock ang external electromagnetic field interference, at protektahan ang internal electronic circuits.
Minimization of Exposed Wiring: I-shorten ang length ng exposed wiring sa chassis sa pamamagitan ng pag-o-optimize ng layout at rasonableng pag-arrange ng components upang ibawasan ang electromagnetic radiation at coupling interference.
Group Bundling of Wires: I-bundle ang wires ayon sa mga uri ng signal (separate digital signals at analog signals), at panatilihin ang tiyak na distance upang ibawasan ang mutual influence sa pagitan ng wires at mapabuti ang signal clarity at accuracy.
Conductive Adhesive Bonding: Gumamit ng conductive adhesive para sa bonding sa chassis interface upang masiguro ang electrical connection at shielding effect, ibawasan ang contact resistance, at mapabuti ang shielding efficiency.
4 Strategies para sa Pagpapabuti ng Performance ng Electromagnetic Compatibility ng Electronic Voltage Transformers
4.1 Anti-interference Design ng Power Ports
Install Power Filters: I-select ang suitable power filters ayon sa rated power at working environment ng EVT, at i-install sila malapit sa power inlet upang ifilter ang high-frequency noise at transient pulses at masiguro ang power purity.
Adopt Redundant Power Design: I-configure ang multiple power modules. Kapag ang isang module ay nag-fail, ang natitirang modules ay mabilis na sumasakop sa power supply, na nagpapabuti ng power supply reliability, anti-interference ability, at overall stability ng EVT.
Strengthen Shielding and Grounding of Power Lines: Gumamit ng shielded cables upang balutin ang power lines upang ibawasan ang electromagnetic radiation at coupling; masiguruhin ang mabuting grounding ng lines, ilok sa ground ang interference currents, at iwasan ang pag-damage sa EVT.
4.2 Electrostatic Discharge Protection ng Signal Ports
Install Transient Harassment Absorption Devices: I-select ang suitable transient voltage suppression diodes (TVS), varistors, at iba pang devices. Ang mga device na ito ay mabilis na nagsosorb ng energy sa panahon ng electrostatic discharge, kontrolin ang voltage sa loob ng ligtas na range, at protektahan ang internal electronic components.
Adopt Differential Signal Transmission Method: Hatiin ang signal sa positive at negative channels para sa differential transmission. Gamitin ang signal difference sa pagitan ng channels upang i-extract ang effective information, resistin ang common-mode interference, mapabuti ang signal transmission quality, at ibawasan ang interference ng electrostatic discharge.
4.3 Optimization ng Chassis Shielding Performance
Select High-Permeability Materials: I-priority ang materials na may mataas na magnetic permeability tulad ng iron plates upang gawin ang chassis, palakasin ang magnetic field shielding ability, absorb at disperse ang magnetic field energy, at ibawasan ang interference sa loob ng EVT (ang relative magnetic permeability ng metals ay ipinapakita sa Table 1).
Optimize Chassis Structure Design: I-adopt ang fully enclosed shielding structure upang masiguro ang mabuting contact at grounding ng bawat surface ng chassis at palakasin ang shielding effect.
Strengthen Chassis Grounding Treatment: Masiguruhin ang reliable grounding connection sa pagitan ng chassis at ground, ilok sa ground ang interference currents, at mapabuti ang shielding efficiency.
5 Conclusion
Ang paper na ito ay naglalayong makagawa ng malalim na pag-aaral sa performance ng EMC ng mga EVTs, nagpopropona ng mga prinsipyong mula sa aspeto ng circuit design at internal structure design, at nagbabago ng mga strategy tulad ng anti-interference design ng power ports, electrostatic protection ng signal ports, at optimization ng chassis shielding. Ang layunin nito ay upang mapabuti ang anti-interference ability at stability ng mga EVTs sa komplikadong electromagnetic environments, masiguro ang accurate at reliable measurement ng voltage signals sa mga sistema ng kuryente, at magbigay ng matatag na pundasyon para sa ligtas at matatag na operasyon ng mga sistema ng kuryente.
