西安理工大学：一二次融合智能开关电磁兼容关键技术及未来发展趋势

电气工程学院SCHOOLOFELECTRIC一二次融合智能开关电磁兼容关键技术及未来发展趋势汇报人：路文超西安理工大学电气工程学院电网系智能电力系统研究团队2025年12月21日口现工作单位：西安理工大学电气工程学院路文超博士(后)干扰测试技术内容编制。发表论文26篇，授权专利10项,其中第一/通讯作者发表SCI论文7篇，EI路文超博士(后)西易绍工大学XTANUNIVERSITYOF西易绍工大学XTANUNIVERSITYOF西安理工大学智能电力系统课题组西安理工大学智能电力系统课题组段建东西安理工大学研究室负责人省部级奖5项国网陕西电力“电力智能传感技术攻关团队”国网陕西电科院实验室主任新型电力智能装备特点特点●新技术指标●新原理●新的运行方式电力系统装备智能化，模块化发展大势所趋!●功能融合，设备种类多(温湿度，气体等)[1]浅析一二次融合技术发展趋势及应用前景[N].华经情报网.2022.图2-3一二次融合柱上配电开关应用情况西安绍工大学西安绍工大学一二次融合开关电磁干扰威胁严峻一二次融合开关电磁干扰威胁严峻2010年投运以来，某110kV及以上电压等级的一二次融合电子式电流互感器共发生故障155台·次，主要有开关分合电磁干扰引起的采集器故障、温度变化引起的误差故障、振动引起的光纤故障和激光供电故障等；国网公司系统110kV及以上电子式电压互感器共发生故障51台·次，其中最高的电磁干扰硬件故障软件问题其他电流互感器电压互感器组合型互感器干扰信号难分析干扰信号难分析特征提取困难干扰情景难复现，特征不明干扰情景难复现，特征不明干扰复杂度难描述干扰复杂度难描述相关标准缺失受扰效应-干扰特征难关联受扰效应-干扰特征难关联中华人民共和国国率标准中华人民共和国国家标准期2135212实验室试验的局限性谐波标准均为通用单标准均为通用单一列项测试，无法完全涵盖设备可能遭受的所有电磁干扰，也无法与设备对应实静电浪涌外场试验研究价值突显外场试验研究价值突显隔离开关分合容性负载等效试验方法图中：图中：电源为工频电压源；被试品内阻Rc,自感LC;Ce为电源侧和试品侧电容，1)该方法针对对象是电子式互感器，以一二次融合设备有近似之处，但并不完全适用于2)该方法的确在电磁干扰持续时间和信号特征上具有较高的可控性，信号分散性小，但是缺乏完善的测量指导3)辐射干扰关注少复杂度评估物理意义理论模型实行上述方案存在问题针对本研究对象的电磁复杂度指标缺失现有评估模型存在评估死区N(%)N,≤0.15S.56针对一二次融合设备电磁干扰的8980-9080-90N,≥1.35S复杂度评估研究目前尚属空白变电站开关操作瞬态电磁骚扰研究进展[J].中国电机工程学报，2019,39(16):4935-4948+4996.[6]B.Yin,C.Chen,L.Zuo,B.Li,L.YuanandY.He,"AnEvaluationMetModel,”IEEETrans.Electromagn.Compat.,vol.64,no.2,pp.396-404,Apr.2022.干扰效应异常辐射传导输出效应模糊，定量分析难毁坏机理关联关系?研究内容1:一二次融合开关设备电磁干扰试验平台研究内容1:一二次融合开关设备电磁干扰试验平台搭建及测量图4-1一二次融合开关模拟干扰测试平台光接收机光发送器数据采集卡PC信号采集装置磁场探头断路器1探头出口探头出口电容电容断路器2一二次融合配电开关模拟雷击干扰试验平台图4-2模拟雷击干扰测试平台LuWenchao;RadiatedMagneticFieldResearchofPrimarySecoTransactionsonInstrumentationandMeasurement,2023,72:1-13FusionMVSwitchSubjectedtoUltraserious研究内容1:一二次融合开关设备电磁干扰试验平台搭建及测量研究内容1:一二次融合开关设备电磁干扰试验平台搭建及测量雷电冲击干扰冲击源电压波形一次电流波形范围几何平均值，在所给范围内三维磁场强度合三维磁场强度合成磁场强度40单次击穿波形单次击穿波形信号采集装置单次击穿波形单次击穿波形西安绍工大学XTAN西安绍工大学XTANUNIVERSITYOF辐射干扰计算模型辐射干扰计算模型时域有限积分电磁场求解流程仿真计算模型研究内容2:一二次融合开关设备电磁干扰精细化仿真计算研究内容2:一二次融合开关设备电磁干扰精细化仿真计算理想大地电源模型电源模型源侧开断模型负载ECT与一二次融合GIS:源侧和负载为1000pF的理想电容母线模型母线模型源侧到开关部位线路长度为5m一二次融合GIS:进行设置研究内容3:一二次融合开关设备电磁干扰信号复杂度评估指标研究内容3:一二次融合开关设备电磁干扰信号复杂度评估指标①主观性太强(积分区间)②各指标相互独立③未针对受扰对象合理设计，缺乏联系●充分考虑不同指标的叠加●充分考虑不同指标的叠加LuWenchao;EvaluationmethodforelectrextractionandGCC-GRUnetwork,HighVoltage,2024,9(3):749-761西安绍工大学西安绍工大学研究内容3:研究内容3:一二次融合开关设备电磁干扰信号复杂度评估指标干扰因子(Interferencefactor)的提出针对电磁复杂度，辐射场理论和电感耦合理论：平方关系和三次关系拓展出的干扰因子两种形式——干扰信号的最大时频分布强度下对应频率——干扰信号的最大时频分布强度下对应频率fsub受扰设备的特征频率Ra——瑞利熵(客观衡量混乱程度)假设被评估的对象主要遭遇K种干①考虑能量幅值，频率，客观混乱度②指数项引入避免评估区间间断③不存在指标冗余研究内容4:一二次融合开关设备电磁干扰失效评估技术研究电磁干扰受扰效应评估失效效应+模拟干扰获取数据可产生干扰，有明确效应根据失效机理进行失效推理常规失效机理方法不能解决获取电气量无必需数据和失效机理的受扰效应评估模型建模研究LuWenchao;ElectromagneticInterferenceEffectAssessmentUnderMeasuringTestabilityLimitatPhysics-InformedNeuralNetworkandGaussianPr39(10):12413-12423研究内容4:一二次融合开关设备电磁干扰失效评估技术研究研究内容4:一二次融合开关设备电磁干扰失效评估技术研究设函数μP=μP(t,x)满足下面形式的偏微分方程u,+N(u²,2)=0,x∈Q,t∈[0定义uPN(t,x)为逼近函数uP(t,x)的神经网络rP(t,x)为偏微分方程的残差迭代求解偏微分方程，反复逼近迭代迭代求解偏微分方程，反复逼近迭代次数or损失满足要求：输出训练结果，求解完成输出训练结果，求解完成μμxXTANUNIVERSITYOFXTANUNIVERSITYOF研究内容4:一二次融合开关设备电磁干扰失效评估技术研究二次电缆结构简化模型——电缆纵切面二维电场xx线缆管理盒共122次试验大地(等效电壁)PINN条件XTANUNIVERSITYOFXTANUNIVERSITYOF研究内容4:一二次融合开关设备电磁干扰失效评估技术研究研究内容4:一二次融合开关设备电磁干扰失效评估技术研究状态1的分类指标分布状态0的分类指标分布状态1状态1的概率%状态的概率%状态的概率%电场强度Coc电场强度Coc图4-15电场-磁场强度幅值下效应指标电场强度IF电场强度IF磁场强度IF磁场强度幅值电场强度幅值电场强度幅值状态1的概率%状态0的概率/%状态1的概率/%概率态0状的%研究进展相关成果相关成果GaussianProcessRegression[J].IEEETransactionsonP[2]LuWenchao,DuanJiandong,GuoLinyun,etTransactionsonInstrumentat[3]LuWenchao,DuanJiandong,ChengLin,LuJiangping,TaomethodforelectromagneticinterferencecomplexitextractionandGCC-GRUnetwork[J].HighVolta[4]LuWenchao,DuanJi