1、技术中心基础硬件部内部培训,1,微机保护装置电磁兼容要求（一）,基础硬件部周俊华2011-8-20,技术中心基础硬件部内部培训,2,课程内容,电磁兼容的常用术语 发射试验限值要求 抗扰度试验限值要求 发射试验的试验方法,技术中心基础硬件部内部培训,3,电磁兼容的常用术语,电磁环境 electromagnetic environment :存在于给定场所的所有电磁现象的总和。 电磁噪声 electromagnetic noise :一种明显不传送信息的时变电磁现象，它可能与有用信号叠加或组合 无用信号 unwanted signal:可能损害有用信号接收的信号。 干扰信号 interfering
2、 signal :损害有用信号接收的信号,技术中心基础硬件部内部培训,4,电磁兼容的常用术语,电磁兼容性EMC（Electro Magnetic Compatibility），是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。 EMC 包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是电磁干扰和电磁抗干扰；,技术中心基础硬件部内部培训
3、,5,电磁兼容的常用术语,EMI（ Electro Magnetic interference），电磁干扰度，描述一产品对其他产品的电磁辐射干扰程度，是否会影响其周围环境或同一电气环境内的其它电子或电气产品的正常工作； EMI又包括传导干扰CE（conduction emission）和辐射干扰RE(radiation emission) 。统称为发射试验。,技术中心基础硬件部内部培训,6,电磁兼容的常用术语,EMS（ Electro Magnetic susceptibility），电磁抗干扰度，描述一电子或电气产品是否会受其周围环境或同一电气环境内其它电子或电气产品的干扰而影响其自身的正常
4、工作。 EMS又包括静电抗干扰ESD，射频抗扰度，电快速瞬变脉冲群抗扰度，浪涌抗扰度，电压暂降抗扰度等统称为抗扰度试验。,技术中心基础硬件部内部培训,7,电磁兼容的常用术语,系统间干扰:由其它系统产生的电磁骚扰对一个系统造成的电磁干扰; 系统内干扰:由本系统内部电磁骚扰引起的电磁干扰。 性能降低 :装置、设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。 对骚扰的抗扰性 :装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。,技术中心基础硬件部内部培训,8,电磁兼容的常用术语,上面讲到的都是EMC的通用术语；当检验一个产品是否符合相关标准时就要通过相应的试验来判定。每一种试验都有标准实验设备、标准试验
5、程序、标准试验报告等以保证试验的可再现性能。所以定义了相当多的标准术语。 下面介绍一些EMC试验的相关术语。,技术中心基础硬件部内部培训,9,电磁兼容的常用术语,辅助电源端口 auxiliary power supply port被试装置的交流或直流辅助激励量输入口通信端口 communication port采用低功率信号并与被试装置固定连接的通信和（或）控制系统的端口。外壳端口 enclosure port电磁场可能辐射或冲击通过的被试装置的物理边界,技术中心基础硬件部内部培训,10,电磁兼容的常用术语,被试装置EUT equipment under test 被试验的装置。可以是一只继电
6、器或一台保护装置或者一面保护屏。 功能地接口 functional earth port被试装置上的除了以电气安全为目的之外的与大地连接的端口。也就是我们常说的数字地GND和模拟地AGND以及24V地-24V.应该还包括DC220开入公共地,技术中心基础硬件部内部培训,11,电磁兼容的常用术语,输入端口 input port用于对被试装置激励或控制，以实现其功能的端口，例如电流互感器、电压互感器、状态量输入、模拟量输入。电介质和光介质输入同等对待。 输出端口 output port用于输出被试装置所产生的预定变化（例如触点、光耦、模拟量以及光模块输出）。,技术中心基础硬件部内部培训,12,电磁
7、兼容的常用术语,端口 port被试装置与外部电磁环境的特定接口；如下图,技术中心基础硬件部内部培训,13,课程内容,电磁兼容的常用术语 发射试验限值要求 抗扰度试验限值要求 发射试验的试验方法,技术中心基础硬件部内部培训,14,发射试验限值要求,适用范围：电力系统使用的保护、测控装置以及配套使用的控制、监视和过程接口设备。而且这些设备是有电子电路构成的。限制要求仅为型式试验，生产时根据需求可以是全部或者部分项目。 规定限值的目的： 规定EUT可能对其他设备产生干扰的电磁发射限制和试验方法。确保不超过某个限制而妨碍其他设备正常工作。,技术中心基础硬件部内部培训,15,发射试验限值要求 1,辐射发
8、射：1 限值测量距离为10米2 在30MHz230MHz频率范围内要求发射限值40dB准峰值。在230MHz1000MHz限值不超过47dB准峰值.3 引用标准为GB/T 14598.164 测试对象为外壳端口。,技术中心基础硬件部内部培训,16,发射试验限值要求 1,辐射发射：5 测试距离为EUT到测试仪器探测点；10米。6 外壳端口不仅仅指EUT外壳，还包括通讯端口及部分连线。比如以太网线。7 外壳指装置所有外壳，设备可以对装置进行3个方位任意调节。,技术中心基础硬件部内部培训,17,发射试验限值要求 2,传导发射：1 试验目标为辅助电源端口2 引用标准为GB/T 14598.163 主要
9、测试设备电源产生各种谐波对外界的污染。如果电源质量差不但对外界干扰，常常也会导致本装置性能下降，严重的会出现故障。4 NDS-801就出现过这样的问题。,技术中心基础硬件部内部培训,18,发射试验限值要求 2,传导发射：,技术中心基础硬件部内部培训,19,课程内容,电磁兼容的常用术语 发射试验限值要求 抗扰度试验限值要求 发射试验的试验方法,技术中心基础硬件部内部培训,20,抗扰度试验限值要求 1,辐射射频电磁场：1 试验目标为外壳端口2 引用标准为GB/T 14598.93 主要测试设备受到激励或处于来自80MHz到1GHz的频率范围工作的辐射源发出的磁场中能正确工作。本实验不考虑便携式发射
10、机试验，因其工作不能扫频，所以试验不可再现。,技术中心基础硬件部内部培训,21,抗扰度试验限值要求 1,辐射射频电磁场：4 限值要求：未调制波为10V/m有效值；调幅波为80%AM(1KHz)；,技术中心基础硬件部内部培训,22,抗扰度试验限值要求 2,静电放电：1 试验目标为外壳端口2 引用标准为GB/T 14598.143 主要测试设备在被激励并受静电放电影响下会误动作。4 试验方法有接触放电和空气放电；,技术中心基础硬件部内部培训,23,抗扰度试验限值要求 2,静电放电：5 实施方案有直接施加和间接施加；间接施加就是对EUT附近的耦合面实施放电，以模拟人员对EUT附近的物体的放电。6 宜
11、采用直接施加方法，优先采用接触放电，EUT表面为非导体时采用空气放电，间接施加法对静态EUT不适用。,技术中心基础硬件部内部培训,24,抗扰度试验限值要求 2,静电放电：7 试验严酷等级规定了4个等级；我们保护装置适用3级：接触放电6KV，空气放电8KV；容许上浮5%。8 我们的目标一般定在4级：接触放电8KV，空气放电15KV；9 放电发生器标准规定误差为15%,技术中心基础硬件部内部培训,25,抗扰度试验限值要求 3,射频场感应的传导骚扰：1 试验目标为辅助电源端口、通讯端口、输入和输出端口、功能地端口。2 引用标准为GB/T 14598.173 主要测试设备在被激励并受到频率范围0.15
12、MHz80MHz的射频电磁场感应的传导骚扰时能正确工作。,技术中心基础硬件部内部培训,26,抗扰度试验限值要求 3,射频场感应的传导骚扰：4 试验限制：未调制波为10V/m有效值；调幅波为80%AM(1KHz)；5 各个功能端口的试验限制一样，方法也一样。6 要求EUT在所有频点扫描时具有规定限制内的正常性能，能够正确动作和复归。,技术中心基础硬件部内部培训,27,抗扰度试验限值要求 4,快速瞬变：1 试验目标为辅助电源端口、通信端口、输入和输出端口、功能地端口。2 引用标准为GB/T 14598.103 主要测试设备在被激励并受到诸如感性负载断开、触点弹跳等引起的重复性快速瞬变（或者脉冲群）
13、骚扰时能正确工作。,技术中心基础硬件部内部培训,28,抗扰度试验限值要求 4,快速瞬变：4 连接线始终小于10米的建议不进行试验。5 设备在机柜内互联的连线视为系统内部电缆不应进行试验。6 验收准则：保护和命令控制在规定限值内性能正常，测量在试验期间性能暂时下降，试验后自行恢复，数据无丢失。,技术中心基础硬件部内部培训,29,抗扰度试验限值要求 4,快速瞬变：7 验收准则：人机接口在试验期间性能暂时下降或功能丧失，试验后自行恢复，数据不丢失。数据通讯在试验期间误码率可能增加，但传输数据无丢失。,技术中心基础硬件部内部培训,30,抗扰度试验限值要求 4,快速瞬变：8 限值要求：标准分为A级和B级
14、，我们要求为A级。各种端口的试验电压峰值和重复率也不同。标准允许峰值误差为10%。见下表。我们试验时的重复率要把2.5kHz 5kHz 100kHz全部做一遍。,技术中心基础硬件部内部培训,31,抗扰度试验限值要求 4,技术中心基础硬件部内部培训,32,抗扰度试验限值要求 5,1MHz脉冲群：1 试验目标为辅助电源端口、通信端口、输入和输出端口。2 引用标准为GB/T 14598.133 主要测试设备在被激励并受到短峰值电压较高的骚扰电压脉冲群（包含1MHz和100KHz）可能影响装置的性能。,技术中心基础硬件部内部培训,33,抗扰度试验限值要求 5,1MHz脉冲群：4 产生机理：在辅助电路中
15、，闭合或断开某一开关时，特别是在操作高压变电站的断路器或隔离开关时，由于电路状态的突然变化可能产生这些电压。5 作用部位：装置的电路端子间、电路与地间或者不同电路之间。,技术中心基础硬件部内部培训,34,抗扰度试验限值要求 5,1MHz脉冲群：6 骚扰电压频率：一般为一连串的衰减震荡波或单向脉冲，频率5KHz到几MHz，国际标准采用1MHz试验来验证装置在这方面的抗骚扰能力。我国采用1MHz和100KHz试验。7 试验波第一峰值上升时间,隔离开关和断路器动作第一峰值上升时间在50ns到100ns之间；为保持试验一致性规定使用75ns。,技术中心基础硬件部内部培训,35,抗扰度试验限值要求 5,
16、1MHz脉冲群：试验限值要求,技术中心基础硬件部内部培训,36,抗扰度试验限值要求 5,1MHz脉冲群：8 试验方法：每一回路应独立进行试验并检查实验结果。9 验收准则：特性量低于动作值时，装置不动作；特性量高于动作值时，装置满足规定性能要求，且在骚扰期间不应释放。试验后装置应满足有关性能要求。,技术中心基础硬件部内部培训,37,抗扰度试验限值要求 6,浪涌试验：1 试验目标为辅助电源端口、功能地、通信端口、输入和输出端口。2 引用标准为GB/T 14598.183 主要测试设备在被激励并受到开关断开或雷击产生的浪涌电压在电源和互连线上产生的高能量骚扰时能正确工作。并不检验绝缘耐受高电压的能力
17、。,技术中心基础硬件部内部培训,38,抗扰度试验限值要求 6,浪涌试验：4 浪涌定义：沿线路（或电路）传送的电流、电压或功率的瞬态波，其特征是先快速上升、后缓慢下降。5 所有用于提供EUT正确工作的信号及辅助设备必须足够去耦，以保证实验波形仅施加到EUT上。,技术中心基础硬件部内部培训,39,抗扰度试验限值要求 6,浪涌试验：6 EUT应进行单独试验，与试验设备连线小于2米。EUT距离其他金属部件至少0.5米。7 连线距离小于10米、光纤通信口不进行试验8 低阻抗电流端口、双绞线不进行差模试验。9 试验应进行要求的所有电压，从低到高全部满足要求。,技术中心基础硬件部内部培训,40,抗扰度试验限
18、值要求 6,浪涌试验：试验限值要求线线间,技术中心基础硬件部内部培训,41,抗扰度试验限值要求 6,浪涌试验：10 线对地应逐次单独施加，多个完全相同的电路只需施加其中3个回路即可；每个试验点应进行正负极性各5次试验，最大重复率应为1次、分钟。11 EUT在整个试验期间均符合抗扰性，试验结束后仍符合相关性能要求表明试验合格。,技术中心基础硬件部内部培训,42,抗扰度试验限值要求 7,辅助激励量中断：1 试验目标为辅助电源端口。2 引用标准为GB/T 14598.113 主要测试设备的交直流电源要求。本部分包含交流电压暂降、短时中断、电压变化 ；电压纹波 ；直流电压暂降、短时中断、电压变化 。,
19、技术中心基础硬件部内部培训,43,抗扰度试验限值要求 7,辅助激励量中断：4 辅助电源端口：被试装置的交流或直流辅助激励量输入口 ，不包含PT和CT连接线。5 试验电压等级：按产品技术要求宜评价电压的最大值或最小值 ，并在额定电压范围的最大值和最小值之间进行试验。例如：额定电压范围为100（120 %）V200（120 %） V的产品宜在80 V和240 V下试验 。,技术中心基础硬件部内部培训,44,抗扰度试验限值要求 7,辅助激励量中断：6 一般实验要求：EUT处于静态，部分输入输出量处于激励状态、应适合任何通信方式 。7 本实验集合了多个试验方法和标准，建议试验时仔细研究GB/T1762
20、6.11 1729三个标准8 试验限值要求和验收标准见附件。,技术中心基础硬件部内部培训,45,抗扰度试验限值要求 8,工频抗扰度：1 试验目标为直流状态输入端口。2 引用标准为GB/T 14598.193 主要测试设备的额定频率受到激励并受到施加于直流状态输入的短时、传导性的共模和差模工频骚扰时能正确工作。,技术中心基础硬件部内部培训,46,抗扰度试验限值要求 8,工频抗扰度：4 短时骚扰持续时间不小于10秒。直流状态输入总是用多芯屏蔽或双绞线时不需要进行差模试验；长度小于10米也不需要试验。5 试验室，施加的辅助电源的激励量应等于额定值。6 试验时可将试验电压从零升至试验电压，结束时再将电
21、压从试验电压降至零。,技术中心基础硬件部内部培训,47,抗扰度试验限值要求 8,工频抗扰度：7 试验时应将直流状态量未被激励时施加以验证其不误动。8验收准则：实验过程中显示其抗扰性；试验完成后仍符合有关性能。,技术中心基础硬件部内部培训,48,抗扰度试验限值要求 8,工频抗扰度：9 试验限值分为A级和B级； A适用于大接地故障电流的变电站。以及直流输入通过“开环”与一次设备辅助触点连接的情况。 B级适用于小接地故障电流的变电站以及有布线保证了直流开入不与“开环”回路连接的情况。比如信号往返在一条多芯线缆。,技术中心基础硬件部内部培训,49,抗扰度试验限值要求 8,工频抗扰度：10 工频骚扰的背
22、景：变电站故障时，接地系统中将流过一个很大的电流，于是变电站不同部分及其对地之间的电势将上升。设备之间的信号线缆会感应到具有电源频率的共模电压，而不对称回路将产生差模电压。即使没有接地故障，当电源线和信号平行而又接近时也会产生干扰。,技术中心基础硬件部内部培训,50,抗扰度试验限值要求 8,工频抗扰度,技术中心基础硬件部内部培训,51,课程内容,电磁兼容的常用术语 发射试验限值要求 抗扰度试验限值要求 发射试验的试验方法,技术中心基础硬件部内部培训,52,发射试验的试验方法 1,继电保护装置要求的发射试验主要有辐射发射和传导发射两种。其中辐射发射适应30MHz到1000MHz；传导发射适应0.
23、15 MHz到30MHz；主要考量装置产生的辐射对外界的干扰。,技术中心基础硬件部内部培训,53,发射试验的试验方法 2,继电保护装置要求的发射试验主要有辐射发射和传导发射两种。避免辐射超标，电气设计时主要考虑：尽量降低系统频率，尤其是外露的部分，高频信号包含时钟线尽量被地线包围。结构设计时把高频电路放在系统中央，外壳少留空隙，散热孔大小要根据系统频率计算后预留。这里主要介绍试验方法，相应的设计方法请看相关书籍。,技术中心基础硬件部内部培训,54,发射试验的试验方法 3,发射试验的一般测量要求。试验场地应使被试设备的发射区别于环境噪声；可以通过在EUT未被激励时测量环境噪声的等级来确定。要求环
24、境噪声低于规定限值6dB，如果某些频带环境噪声不合格，可以采用以下方法EUT是合格的。可以把EUT放在介于10m和3m之间的距离试验，按照以下方法折算。,技术中心基础硬件部内部培训,55,发射试验的试验方法 4,发射试验的一般测量要求。近距离试验折算公式L2=L1(d1/d2), 根据EUT实际位置折算到10米处，确认EUT发射是否符合限值。,技术中心基础硬件部内部培训,56,发射试验的试验方法 5,发射试验的试验程序1 EUT的一般配置：应将辅助激励量和输入激励量的额定值施加于EUT的相应回路。所施加的值应代表正常的工作静止状态。EUT不应处于暂态动作状态，也不应处于动作后状态。这时应为设备
25、短暂的动作状态的发射没有意义2 所有信号源和电源应置于试验场地之外。,技术中心基础硬件部内部培训,57,发射试验的试验方法 6,发射试验的试验程序3 EUT放置在距地面0.8m的不导电的桌面上单独进行试验。EUT使用在专用机柜内的情况下，试验时EUT可以仍然处于机柜内。4 外接布线应在EUT一侧走线，然后向上或向下。,技术中心基础硬件部内部培训,58,发射试验的试验方法 7,发射试验的实验报告报告应包括但不局限于以下：1 EUT的标志和配置；2 实验条件；3 EUT的安装与定位；4 所用连接导线类型、数量以及EUT的端口5 EUT设备的动作条件,技术中心基础硬件部内部培训,59,发射试验的试验
26、方法 8,发射试验的实验报告报告应包括但不局限于以下：6 所用的测量设备以及整定值比如带宽、步长、 测量时间等；7 每个频率点的发射等级；8 试验结论；,技术中心基础硬件部内部培训,60,传导发射的试验方法 1,传导发射试验1测试场地：A一间屏蔽室内；B或者在一金属接地平板上；该平板应超出被试设备边界至少0.5m，最小尺寸2mX2m。C借用辐射发射的标准实验室。检测中心使用的为B场地。,技术中心基础硬件部内部培训,61,传导发射的试验方法 2,传导发射试验2测量接收机：测量接收机应符合GB/T 6113.1的要求。一般都是购买设备，这里不再仔细研究。,技术中心基础硬件部内部培训,62,传导发射
27、的试验方法 3,传导发射试验3 线路阻抗稳定网络（LISN）：传导性端子干扰电压的测量应使用50欧姆/50uH的V形网络用以隔离EUT和激励线路的噪声。V形网络应保证与EUT最近点不小于0.8m，通过1米长的线缆连接与EUT。其参考地应使用尽可能短的导体与接地平板相连。,技术中心基础硬件部内部培训,63,传导发射的试验方法 4,传导发射试验4 线路阻抗稳定网络（LISN）：传导性端子干扰电压的测量应使用50欧姆/50uH的V形网络用以隔离EUT和激励线路的噪声。V形网络应保证与EUT最近点不小于0.8m，通过1米长的线缆连接与EUT。其参考地应使用尽可能短的导体与接地平板相连。,技术中心基础硬
28、件部内部培训,64,传导发射的试验方法 5,传导发射试验5 安全地：安全所需要的地应接到人工电源网络的参考地上，一般规定该线长1m，布线应平行电源线，间隔不能大于0.1m。EUT其他安全接地线全部连接到V形网络的参考地上。,技术中心基础硬件部内部培训,65,传导发射的试验方法 6,传导发射试验6 传导发射的测量：测量只在辅助电源的连接上进行。如果接收机的读数在限值附近波动，在每一测量频率读数应对读数观察至少15秒，同时将最高的读数记录下来，而任何短暂的、孤立的读数应忽略不计。,技术中心基础硬件部内部培训,66,传导发射的试验方法 7,传导发射试验7 传导发射的合格判据：如果试验中测量的数值不超
29、过传导发射限值要求，在被认为符合标准；对具有某种类型的相同模块各一个的EUT的评审结果适用于具有多个那些类型模块配置的情况。因为实践证明来自相同模块的发射是不叠加的。不叠加原理也适用与多个相同的度量继电器构成的保护装置。,技术中心基础硬件部内部培训,67,辐射发射的试验方法 1,辐射发射试验1测试场地：试验场地应是平坦的、没有架空线的，附近没有反射性结构，而且有足够大的空间可以放置天线、被试设备以及他们之间的空间。试验场地要求位于一个长轴20m、短轴17.32m的椭圆形区域内，EUT和测试设备放在相距10m的焦距上。开普实验室就是一个标准的试验场地，大家可以去看一下。,技术中心基础硬件部内部培
30、训,68,辐射发射的试验方法 2,辐射发射试验2 测量接收机：测量接收机应符合GB/T 6113.1的要求。一般都是购买设备，这里不再仔细研究。,技术中心基础硬件部内部培训,69,辐射发射的试验方法 3,辐射发射试验3 天线：天线是一对称偶极子天线，对于30MHz到80MHz，天线长度应等于80MHz的谐振长度；对于80MHz到1000MHz，天线长度应为谐振长度；具体标准在GB/T 6113.1中给出。天线应满足水平和垂直极化测量。天线的中心距地面应在1米到4米之间可调。,技术中心基础硬件部内部培训,70,辐射发射的试验方法 4,辐射发射试验4 辐射发射试验配置及试验程序与传导发射相同。5
31、辐射发射试验测量：EUT与测量天线距离10m. EUT应放置与一张转台保证每一个方向都能对准天线。天线应具备水平和垂直旋转保证两个方向极化测量。系统所有线缆和被连接的设备应在平台边界内。,技术中心基础硬件部内部培训,71,辐射发射的试验方法 5,辐射发射试验6 天线中心应在距地面1米到4米间调整以保证能测量到每个频率点的发射最大值。7 接收机读数在限值附近波动时，在每个测量频率应读数观察15秒并记录最大值，而任何短暂的、孤立的读数应忽略不计。8 测量到最大发射的EUT和天线相对位置应用来最为最后的测量。,技术中心基础硬件部内部培训,72,辐射发射的试验方法 6,辐射发射试验9 发射试验判据是与传导试验的判据相同。,技术中心基础硬件部内部培训,73,结束语,由于本人知识和能力的限制；讲义可能存在不合理甚至错误的地方，请大家在实践中总结，以达到勘误的目的 本讲义很粗浅，希望起到抛砖引玉的作用，希望大家都能作出自己的相关积累。,技术中心基础硬件部内部培训,74,结束语,谢谢大家,
