1.目的及意义

随着电力系统的不断发展，电网规模的不断扩大，大量的智能电子设备如电子式互感器、微机继保装置等广泛应用于电力系统中，使电力系统的自动化水平更高，但同时也使电力系统的电磁兼容问题更加突出。尤其是随着智能电网技术的发展，特别是智能变电站、数字化变电站的发展，使得变电站中一次设备与二次设备呈现一体化融合趋势，二次设备在物理空间上越来越靠近一次设备。一次设备的电磁干扰是影响二次侧电子自动化设备安全、稳定运行的关键问题之一。变电站有限的空间中聚集了大量的一次设备和二次设备，是电力系统中电磁兼容问题最突出的场所。变电站中电磁干扰问题主要体现在一次侧高压设备产生的电磁干扰，以各种方式耦合至二次设备中，对二次设备造成的干扰。一次设备产生的电磁干扰形式上主要有两类：一类是稳态干扰，主要是由一次设备中工频电压、工频电流产生的工频电场和工频磁场造成的，这一类干扰的特点是频率低、幅值小、持续时间长，在变电站正常运行期间一直存在于变电站空间中；另一类是瞬态电磁干扰，主要由电网故障、开关操作以及雷击变电站设备或建筑等原因产生的暂态电压、电流造成，其特点是幅值大、频率成分复杂、持续时间短，这一类电磁干扰的穿透能力较强，易对设备造成干扰，容易导致保护装置误动作、测量装置失准、通信装置连接中断及数据丢包等后果，严重影响变电站安全、稳定的工作状态。因此，对于变电站电磁干扰问题的研究要同时兼顾稳态干扰问题与瞬态干扰问题，并且需要对瞬态电磁干扰给予特别重视，认真研究瞬态电磁干扰产生的特征和机理，有针对性地提出防护措施。。

1.1国内外研究现状和发展趋势

1.2.1国外研究现状

国外对于瞬态电磁场的研究起步于上世纪60年代。早期的瞬态电磁场研究主要是为了对电磁脉冲产生的瞬态电磁场进行测量和分析。对于电力系统瞬态电磁干扰的研究，以美国电力研究院为代表的机构和学者于上世纪80年代和上世纪90年代开展的研究工作取得了一系列成果：包括一种瞬态电磁场测量系统，并在一个115kV变电站进行了实测；通过数值计算的方法对变电站瞬态电磁干扰进行了仿真分析；进行了变电站瞬态电磁场的现场实测工作，给出了不同变电站中瞬态电场与瞬态磁场的测量数据，并进行了分析；对变电站瞬态电磁场干扰的数值分析方法和现场测量技术进行了总结，对比了数值分析结果与实测数据，并分析了电网故障、开关操作和雷击三种原因造成的瞬态电磁干扰波形的不同特点。在瞬态电磁场传感器方面，法国的Thomson-csf公司在上世纪80年代研制出光纤瞬态电磁场传感器，主要针对电磁脉冲产生的瞬态电磁场测量。其中电场传感器量程为1V/m~316kV/m，带宽为1kHz~150MHz；磁场传感器量程为1A/m~31.6kA/m，带宽为15Hz~40MHz。应用于变电站的瞬态电磁场传感器方面，德国斯图加特大学的K.Feser教授领导的课题组在上世纪80年代中期先后开发出几种瞬态电磁场传感器，其中二维电场传感器量程为50kV/m~1000kV/m，带宽为10Hz~11.7MHz；改进后的三维电场传感器量程50V/m~300kV/m，带宽为20Hz~350MHz；进一步开发出的瞬态磁场传感器量程为0.8A/m~1500A/m，带宽为30Hz~300MHz。国际大电网会议对上世纪80~90年代发表的相关论文进行了总结，于1997年12月发布了《发电厂和变电站电磁兼容导则》，列出了变电站瞬态电磁干扰的数据，给出了变电站瞬态电磁干扰的特性以及对二次线缆耦合的结果，对变电站电磁兼容设计提出了指导意见。