技术摘要：
本发明公开了一种一二次融合配电开关高频涌流辐射磁场仿真测试方法，包括10kV配电系统高频涌流模型、柱上开关及馈线自动化装置(FTU)等效模型、辐射电磁场计算模型。通过模拟10kV配电系统投切电容器组，产生的高频涌流干扰沿线路附近空间辐射到互感器和FTU。通过对辐射  全部
背景技术：
近年来随着泛在电力物联网及智能装备制造技术的大力发展，配电设备智能化的 步伐正在加快。一二次融合配电开关实质上相当于将一次开关设备和二次测量设备(电子 式互感器和通信元件)封装在一起，集成度提高。标准化智能单元不仅具有传统功能，而且 采样线性度好、量程大、节省空间，还具有功率记录等功能。 目前，随着一二次融合配电开关的广泛应用，以及融合程度的进一步加深，电磁干 扰问题日益突出。由于开关工作情况恶劣，经常流过高频高幅值的电流，从而在开关附近激 发出很强的瞬态磁场，导致开关通信失灵，控制误动、拒动，以及电子式互感器测量到的电 流电压信号误差较大。为了更好地保证二次智能配电开关的运行，防止二次设备因电磁干 扰而正常使用，有必要对其产生的辐射干扰程度进行获取和研究。 配电系统投切背靠背电容器产生高频涌流是配电网中常见的过电流问题，该种涌 流振荡频率可达4000赫兹，幅值可以达到数万安培，极易对配电开关的二次部分造成影响。
技术实现要素：
本发明提供了一种一二次融合配电开关高频涌流辐射磁场仿真测试方法，并应用 于配电系统用一二次融合配电开关电磁兼容特性研究中，着重关注在线路中传播的高频干 扰信号对一二次融合智能开关二次回路部分的影响，提出通过搭建仿真模型等效模拟实际 工况进行研究的测试方法。 配电线路上由于故障或开关操作产生的高频高幅值信号经线路流过开关一次侧， 在一次侧导线的裸露部分会形成天线对外部产生辐射，部分信号经过空间及装置孔隙传递 到二次侧控制部分，磁场强度较大，会对控制回路产生影响，导致开关误动作或拒动。通过 配电系统涌流模型模拟投切电容器操作，产生高频信号在线路模型上传播，交变电流激发 出瞬态磁场辐射至二次控制回路，可对辐射耦合至二次侧的高频磁场信号进行研究，分析 频谱特征。 本发明所采用的技术方案是，一种一二次融合配电开关高频涌流辐射磁场仿真测 试方法，包括以下步骤： 步骤1、建立10kV配电系统高频涌流等效模型； 步骤2、建立柱上开关及馈线自动化装置FTU等效实体模型； 步骤3、建立基于时域积分法的辐射电磁场计算模型，对高频涌流流经配电开关实 体模型进行仿真，求解其空间磁场强度； 步骤4、利用频谱分析法对磁场强度信号进行频带分解，得到磁场信号的主频分 布。 4 CN 111579901 A 说　明　书 2/4 页 本发明的特点还在于， 高频涌流等效模型是利用电磁暂态计算仿真软件将电力元器件进行搭建的模型， 利用理想电压源，时控开关，电阻，电感及电容进行搭建；其中电压源产生电压幅值为10kV， 频率为50Hz，电阻、电感及电容参数可自行设置或根据实际工况进行设置，通过系统仿真模 拟接近真实情况下产生的高频涌流，电感、电阻和电容值的选取不同会影响到涌流的频率 和幅值，仿真涌流的振荡频率可由下式近似计算： 其中，f为涌流振荡频率，L为回路中电感值，C为回路中电容值； 工况包括但不限于投切三相电容、两相电容器、单相电容器等。 柱上开关及馈线自动化装置FTU等效实体模型具体为： 柱上开关等效实体模型按照真实挂杆运行的开关进行1:1还原，包括A、B、C三相极 柱，内含真空断路器、灭弧室、进出线端子，机械弹操控制壳体以及三相电压互感器和电流 互感器； 馈线自动化装置FTU等效实体模型使用一立方体金属壳体进行建模；实体模型参 数包括尺寸参数，材料参数，采用三维建模软件Solidworks或AutoCAD进行画图建模及参数 赋予。 使用时域积分法建立辐射电磁场计算模型并计算磁场强度，对麦克斯韦方程组的 积分形式进行离散化： 其中，E为电场强度，H为磁场强度，D为电通量，B为磁通量，J为电流密度，ρ为体电 荷密度，A为单位面积，V为单位体积； 对于各向同性线性媒质来说，磁场强度H和磁通量B的关系如下： B＝μH    (3) 其中，μ为媒质的磁导率； 为得到该方程的数值解，时域积分法会定义一个有限的计算域，将需要求解的对 象封闭在计算域之中，再创建一个合适的网格分割策略去将该计算域划分成许多小的网格 单元，以正交六面体网格系统为例，主网格的剖分视图在软件中是可视化的，但是亚网格的 设置是不可见的，它们被设置为与主网格正交，在电磁场仿真中，网格的电压e和平面磁通 量b在主网格上进行分配，而电通量d和磁场强度h则被定义在亚网格上亚网格的每一个顶 点都被定义在主网格包括的范围内，相应表达式如下： 5 CN 111579901 A 说　明　书 3/4 页 其中， 为定义磁压，li为网格棱边，l为积分环路； 因此可以将式(2)的积分表达式变换为网格方程： 其中， 为对应亚网格的旋量算子， 为对应网格的磁压， 为电通量， 为电流 算子； 利用仿真软件对模型进行网格划分后，调用软件内部的时域积分法对模型按照时 间序列进行扫描，进行公式(5)的计算，求解出空间磁场强度H；因此辐射电磁场计算模型实 际包括两部分，即网格模型和计算模型，且计算模型是内嵌的。 步骤4利用常见的傅里叶频谱分解算法对求解的磁场强度信号进行频带分解，得 到磁场信号的幅频特性曲线，可用于干扰信号的主频分析。 本发明的有益效果是， 1、将系统仿真模型与被测试设备实体模型相结合，模拟高频涌流信号的产生、传 播、激发感应暂态磁场过程，可以直接在互感器二次侧和馈线自动化装置处得到高频涌流 信号的辐射磁场影响。 2、对开关设备实体进行一、二次整体建模研究，一次部分包括出线和入线端子、真 空灭弧室、互感器及操动机构，二次部分包括馈线自动化终端二次电缆和屏蔽箱体，同时在 回路中添加杂散参数，包括开关本身等效阻抗。 附图说明 图1是本发明一种一二次融合配电开关高频涌流辐射磁场仿真测试方法的10kV配 电系统高频涌流仿真模型； 图2是本发明一种一二次融合配电开关高频涌流辐射磁场仿真测试方法中的10kV 单相投入电容器组涌流波形； 图3是本发明一种一二次融合配电开关高频涌流辐射磁场仿真测试方法的一二次 融合柱上开关结构示意图； 图4是本发明一种一二次融合配电开关高频涌流辐射磁场仿真测试方法的辐射电 磁场计算模型图； 图5是本发明一种一二次融合配电开关高频涌流辐射磁场仿真测试方法的单相投 切电容器组ABC三相互感器侧磁场强度曲线； 图6是本发明一种一二次融合配电开关高频涌流辐射磁场仿真测试方法馈线自动 化终端二次电缆处磁场强度曲线； 图7是本发明一种一二次融合配电开关高频涌流辐射磁场仿真测试方法馈线自动 化终端二次电缆处磁场强度频谱分布图。 6 CN 111579901 A 说　明　书 4/4 页