电磁环境

辐射电场测量系统由电场传感器与光接收机组成。由棒状电小天线感应电场信号，利用宽带运放组成的调理电路来处理信号，并将该信号调制在激光器上输出到远端的光接收机，光接收机将光信号转换为电信号输出至示波器中。电场传感器采用金属外壳进行屏蔽，且测量系统间采用光纤连接，因而该系统不易受到电磁环境干扰。 提出了包含幅值、前沿、振荡主频及阻尼因子等在内的G引S开关暂态辐射场特征参量表征方法：提出了依据暂态辐射场电场脉冲裙的高频脉冲个数和电场脉冲特征频段的小波包分解能量来实现对开关早期绝缘缺陷故障诊断方法：研制出基于开关暂态辐射场测量的G1S绝缘故障诊断系统。

国内没有专门开展电力系统强电磁骚扰过程机理及一次侧智能设备防护技术研究的实验室，成为制约泛在电力物联网建设发展的核心技术难题。 开关强电磁骚扰规律及其对智能传感器的影响研究，按照现场应用分为电磁暂态测量技术、电磁骚扰源技术和暂态强电磁环境智能传感器设备干扰及防护技术三个议题方向

近日，记者获悉，中国电科院主导修订的两项国际电工委员会（IEC）标准《IEC62344:2022 高压直流接地极通用设计导则》和《IEC62681:2022 高压直流架空输电线路电磁环境特性》正式发布，标志着我国在高压直流输电领域的国际标准化工作取得了新的突破。

特高频法对GIS/HGIS进行局部放电检测成为国内外局放检测领域研究的重点和热点，然而如今特高频检测技术遇到了瓶颈，主要是在线监测系统诊断结果的可靠性存在严重的问题，国内许多500kV及以上变电站都安装了特高频局放在线监测系统，运今为止，成功预警的次数很少，经常发出报警信息，虚警和漏警同时存在，严重扰乱了运维的工作秩序、降低了安装在线监测系统的必要性和价值。诊断结果的可靠性低，其本质是在超高压、特高压变电站存在请多的外部电磁干扰，目前特高频检测方法的免疫力还不够，既难以抑制，也难以判别。 光学检测方法由于检测的是发光现象，不受电磁环境干扰的影响，具有优良的抗干扰性能，另外，由于GIS/HGIS是全封闭的结构，在GIS/HGIS内部不存在千扰光源，能进一步提高光学检测结果的有效性，因而，从放电时会伴随发光现象的角度，采用光学方法检测GIS/HGIS内部的放电情况将会具有其它方法无法比拟的优势。 目前基于光电信息的监测系统已成功应用于欧洲、澳洲、亚洲多个变电站的GIS设备，取得了良好的效果，具有广泛应用前景，然而在国内变电站的应用中基本还处于空白。

高压直流线路合成电场测量准确性对电磁环境评价具有重要影响，直接关系到相关工程的环保验收。目前最常用的合成场测量设备是旋转场磨式测试仪，其传感器采用快速转动的动片结构和碳刷接触接地的方式，在高速旋转时间歇性接触使得碳刷接地不可靠，离子在动片上积累引起测点附近的电场和离子流分布改变，使得测量结果与实际电场差异较大。为了解决现有接地方式和旋转结构存在的缺陷，在借鉴场磨的测量原理和结构布置的基础上，设计了水平往复运动式的合成场测量防磨损振动传感机构，提出了屏蔽片和感应片的尺寸和布置方式，推导了合成电场与感应电流的正弦关系，绘制了感应信号调制波形，分析了合成场与离子流场幅值、相位关系，通过风速测量条件限值确定了旋转电机运动转速为4 800 r/min、振动频率80 Hz。研究结果表明：水平振动式结构静片接地消除了离子流的积累和畸变影响，微型滚珠导套连接可有效降低机械磨损，传感器具有良好的线性度，满足现场测量要求。

变电站的一次设备及其他辅助设备应确保安全可靠工作，然而变电站电磁环境复杂多变，常常会对变电设备的试验、运行带来不良影响。电气试验工作和设备在线监测是评估变电设备状态的重要手段，然而部分试验和监测设备容易受到现场电磁环境影响，如GIS局放和特高频检测、开关柜局放检测、电压互感器在线监测，电流互感器在线监测、避雷器在线监测等，影响较大时甚至会淹没待检测信号，导致试验或监测数据不准确，设备状态判断错误，影响到设备及电网的安全稳定运行。在此背景下，亟需研制一种电磁环境净空间发生器，为现场试验及检测构建一个独立的具备抗似稳电场、抗电快速瞬变脉冲群骚扰的空间，实现对变电站中进行电气试验及在线检测进行电磁隔离和电磁防护，有效抑制干扰，保证装置或系统的可靠工作，提升现场试验数据的准确性，对提高工作效率、保障电网安全稳定运行具有重要意义。

数字换流站是新型电力系统建设的枢纽节点,以融合终端为核心的物联感知网络是数字换流站物联感知体系的关键基础设施。数字换流站内复杂的电磁环境及高低温、盐雾腐蚀、交变湿热等工况条件下多种物理场相互作用和叠加,这些耦合干扰会影响换流站物联感知网络设备的通信效能,降低物联感知网络通信性能和服务质量,影响数字换流站全面智能感知能力和高效的智慧运检水平。针对缺乏数字换流站复杂电磁干扰与多物理场影响下物联感知网络通信效能有效评估方法这一问题,文章从基本通信能力、业务保障能力、生存保障能力和资源利用能力4个层面出发,建立多级分层的换流站物联网通信效能评估体系,在此基础上,采用支持向量机算法构建评估模型,实现对数字换流站物联感知网络通信效能的快速、准确评估,提升物联感知网络对换流站高效运行和数字化建设的支撑能力。

输电线路电磁环境是社会公众高度关注的问题，经常发生邻近居民阻止项目建设、投诉电磁环境伤害的纠纷事件。电磁环境已经成为电网建设及运营、电力供应的重大外部制约因素。电晕放电和电磁环境控制措施是在输电线路设计与建设阶段实施的，然而，输电线路投运后导线表面持续积污，表面状态粗糙度持续改变，引发电晕特性持续改变，电晕放电恶化，电磁环境劣化甚至超标，但目前不掌握定量性的变化规律，亟待解决；电磁环境预测是线路设计中极为重要的关键环节，目前工程上通用的平面镜像法缺乏对复杂状况的预测能力，需要补充提高；电磁环境纠纷往往起源于对电磁环境的过度忧虑，消除疑虑的人体电磁感应评估技术有待发展提高。 针对上述技术需求开展攻关，本项目提出了电网长期运行实际导线表面状态的定量测试方法，建立了长期运行导线表面特征图谱库，取得了以往未知的长期运行导线表面状态的变化规律和量化数据，发现了导线表面粗糙度随运行年限和污区等级变化的规律，提出了表面粗糙度 Ra 计算公式。实现了对运行中导线表面状态的量化评估，为电晕放电控制提供科学依据和指导。发现了长期运行输电导线电晕特性、电磁环境的变化规律及量化数据，提出了导线粗糙系数定量计算方法，指导输电线路设计实现电晕放电和电磁环境精准控制，避免长期运行后电晕放电恶化，确保输电线路全运行寿命期内电磁环境始终达标。建立了复杂地面情况下的输电线路工频电场模型，对斜坡地面首次采用几何变换处理方法，对一般复杂地面采用表面电荷模拟，实现了复杂情况下工频电场强度的预测评估，计算简化，效率提高，提高了复杂状况电磁环境预测能力。结合有限元法和模拟电荷法的各自优势，提出并建立了基于有限元法和模拟电荷法及表面电荷法的工频电场混合模型。建立了工频电磁场人体电磁感应模型，实现了人体电磁场分布计算，实现了人体电磁感应评估，提高了计算效率。 项目获授权发明专利 3 项，实用新型专利 1 项，软件著作权 2 项。发表论文 17 篇，SCI/EI收录 10 篇。项目成果自2015 年 1 月开始应用，目前已经在 170 条 110kV-500kV 输电线路设计中应用，在数百个环保技术服务、环评和安全卫生评价等项目中应用，效果良好。项目成果使输电线路全运行寿命期内电磁环境达标，避免超标影响电网建设运营、电力供应和人体健康，同时防止过度控制造成建设成本浪费，具有重大环境效益、经济效益和社会效益。具有很大的推广应用前景。项目通过科技成果鉴定，整体达到国际先进水平。

气体绝缘金属封闭开关设备（简称:GIS）局部放电特高频检测技术规范等系列标准属高电压与绝缘检测技术领域，涉及电磁测量及射频技术。主要解决特高频检测规范化进度严重滞后于应用需求、尚无统一的检定方法和装置性能指标、国内外尚未建立局部放电检测系统试验检验体系、监测系统如何适应变电站复杂电磁环境、已安装的在线监测系统如何进行现场标定、传感器配置方案是否合理等一系列导致在线/离线局放检测失效等难题。旨在促进我国 GIS 设备局部放电特高频检测技术规范化发展，实现 GIS 局部放电有效检测、准确诊断， 从而提升 GIS 设备可靠性，确保电网安全稳定运行。 本系列标准由《DL/T 1630-2016 气体绝缘金属封闭开关设备局部放电特高频检测技术规范》等 6 项电力行业标准、1 项南网企业技术标准构成。是广东电网 20 年 GIS 局部放电特高频检测应用经验的结晶，是南方电网重点科技项目的结晶。是对局部放电特高频检测装置和带电监测装置相关定义、通用技术要求、专项技术要求、试验条件、试验项目、试验方法及检验规则等方面的内容的系统规范，填补了国内外 GIS 局部放电特高频检测标准的空白。为保证本系列标准的科学性和实用性，广东电网公司电力科学研究院与清华大学、华北电力大学、华中科技大学、中国电科院、西安高压电器科学研究院、英国 DMS 等重点高校、科研院所、设备主流生产商进行了广泛的交流合作，并到中国计量院进行校准设备溯源。针对国内外 32 家主流供应商的特高频局部放电检测装置进行检验和标定，促进了检测装置的规范化发展。本系列标准在能源行业广泛应用，创造了巨大的经济效益和社会效益。 本系列标准的研制过程中，共形成了授权发明 8 项，实用新型专利 8 项，发表 SCI 论文 4篇，EI 和核心论文 14 篇，获得了南方电网科技进步一等奖、广东省科学技术二等奖、中国电力科学技术二等奖等省部级奖励。本系列标准已在南网公司、国网公司、发电企业、局部放电检测设备制造企业等广泛应用。中电联在《中国电力标准化 2018 年度发展报告》中对本项目的系列标准给予了高度评价：本系列标准为开展变电设备监测装置的设计、生产、检验、验收和运行管理提供参考依据，对确保变电设备安全稳定运行具有重要意义。