电力智能设备瞬态电磁骚扰多级测量系统的制作方法

1.本实用新型属于电力系统技术领域，具体涉及一种电力智能设备瞬态电磁骚扰多级测量系统。


背景技术：

2.随着变电技术向着大容量、智能化、集成化的方向迅速发展，变电站内的电磁骚扰种类越来越多，频谱越来越宽，强度越来越大，对电力智能设备整机和芯片都带来较大的冲击。对暴露于复杂电磁环境中的电力智能设备芯片对其电磁干扰防护能力提出了更高的要求。相比于整机电磁兼容研究，芯片级电磁兼容技术的研究尚处于起步阶段，因此，急需开展电力智能设备芯片级电磁兼容技术研究，建立从整机到芯片级的电磁瞬态干扰测试、仿真及抑制技术体系，整体提升电力智能设备的抗干扰能力。目前电力智能设备瞬态电磁骚扰的测量方法主要为端口传导骚扰电压测量，对于空间瞬态辐射电磁场的测量较少，对于内芯片所受电磁骚扰的测量更少。其主要原因为瞬态电磁场探头制作和标定困难，现有的电磁脉冲探头无法满足电力智能设备瞬态电磁骚扰测量的需求；同时芯片测量探头难以固定，布置测量设备的空间也有限。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是：实现多级瞬态电磁骚扰测量。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本电力智能设备瞬态电磁骚扰多级测量系统包括：户外机箱、位于户外机箱内的第一屏蔽空间和第二屏蔽空间；所述第一屏蔽空间内放置有数据采集单元；所述第二屏蔽空间内放置有多级被测单元；所述多级被测单元包括互相连接的芯片、功能电路；所述数据采集单元包括处理器模块；若干个高压检测模块，用于检测功能电路端口的骚扰电压值；若干个低压检测模块，用于检测芯片引脚的骚扰电压值。
5.进一步，所述高压检测模块包括：安装底板、位于安装底板上的若干固定夹块和位于固定夹块上的高压差分探头；所述高压差分探头并联且通过相应的第一bnc连接器连接在功能电路的多个端口上。
6.进一步，所述低压检测模块包括：屏蔽盒、位于屏蔽盒上的若干bnc连接器、位于屏蔽盒内的若干绝缘夹块和安装在绝缘夹块上的无源探头；所述无源探头并联且通过相应的第二bnc连接器引出至屏蔽盒外部，以连接在芯片的多个引脚上。
7.进一步，所述多级被测单元还包括位于芯片与功能电路之间的干扰抑制电路；所述低压检测模块还用于检测干扰抑制电路端口的骚扰电压值。
8.进一步，所述电力智能设备瞬态电磁骚扰多级测量系统还包括用于检测瞬态电场的磁场检测模块；所述磁场检测模块包括位于第二屏蔽空间内部的第一磁场探头，用于检测第二屏蔽空间内部的磁场强度；位于户外机箱外部的第二磁场探头，用于检测户外机箱外部的磁场强度。
9.进一步，所述第一屏蔽空间适于通过屏蔽箱体的内部形成；所述屏蔽箱体的内部通过托板沿竖直方向上分割成多层腔室，以分别放置所述低压检测模块、所述处理器模块、所述高压检测模块。
10.进一步，所述托板可拆卸安装，以调整腔室的数量。
11.进一步，所述屏蔽箱体包括至少五层腔室，即从上至下依次设置的第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室、第五腔室；所述低压检测模块、所述高压检测模块均至少有两个；其中第一腔室放置有所述低压检测模块、电源滤波器和通讯接口；第二腔室内放置有所述低压检测模块；第三腔室内放置有所述处理器模块、pdu插座和通讯模块；第四腔室、第五腔室分别放置有所述高压检测模块。
12.进一步，所述户外机箱通过屏蔽材料制成，以使屏蔽箱体与户外机箱之间的空间形成所述第二屏蔽空间。
13.本实用新型的有益效果是：本实用新型的电力智能设备瞬态电磁骚扰多级测量系统分别通过第一屏蔽空间、第二屏蔽空间放置数据采集单元、多级被测单元，通过这种集成式设置，便于设备安装使用，也可以以减小数据采集过程中的电磁骚扰；将功能电路端口的骚扰电压值测量和芯片引脚的骚扰电压值测量结合在一起，只要二者中的任一测量值超出处理器模块设定的对应阈值，处理器模块控制二者同时工作，能够测量功能电路级和芯片级的瞬态电磁骚扰，形成多级协同测量方式，实现了同一骚扰源在不同耦合路径不同感受器的骚扰同步测量，提高了测量数据的准确度。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。现在结合附图对本实用新型作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
15.图1是本实用新型的电力智能设备瞬态电磁骚扰多级测量系统的原理框图；
16.图2是本实用新型的户外机箱的结构示意图；
17.图3是本实用新型的高压检测模块的结构示意图；
18.图4是本实用新型的低压检测模块的结构示意图；
19.图中：
20.户外机箱1；
21.第一屏蔽空间2，屏蔽箱体21，托板22，腔室23，第一腔室231，第二腔室232，第三腔室233，第四腔室234，第五腔室235，第六腔室236，柜门24；
22.第二屏蔽空间3；
23.数据采集单元4，处理器模块41，高压检测模块42，安装底板421，固定夹块422，高压差分探头423，第一bnc连接器424，低压检测模块43，屏蔽盒431，第二bnc连接器432，绝缘夹块433，无源探头434，电源滤波器44，通讯接口45，pdu插座46，通讯模块47；
24.多级被测单元5，芯片51，芯片引脚511，功能电路52，功能电路端口521，干扰抑制
电路53，干扰抑制电路端口531；
25.磁场检测模块6，第一磁场探头61，第二磁场探头62。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.见图1-图4，本实施例的电力智能设备瞬态电磁骚扰多级测量系统包括：户外机箱1、位于户外机箱1内的第一屏蔽空间2和第二屏蔽空间3；所述第一屏蔽空间2内放置有数据采集单元4；所述第二屏蔽空间3内放置有多级被测单元5；所述多级被测单元5包括互相连接的芯片51、功能电路52；所述数据采集单元4包括处理器模块41；若干个高压检测模块42，用于检测功能电路52端口521的骚扰电压值；若干个低压检测模块43，用于检测芯片51引脚511的骚扰电压值。一般情况下，功能电路52端口521的电压值要大于芯片51引脚511的电压值，可以使高压检测模块42与低压检测模块43同时工作，测量功能电路级、芯片级的瞬态电磁骚扰，形成两级协同测量方式，实现了同一骚扰源不同耦合路径不同感受器骚扰的同步测量，为多级电磁骚扰研究奠定了基础。
28.作为户外机箱1的一种可选的实施方式。见图1和图2，所述户外机箱1通过屏蔽材料制成箱体状结构；所述第一屏蔽空间2适于通过屏蔽箱体21的内部形成；屏蔽箱体21与户外机箱1之间的空间形成所述第二屏蔽空间3。所述屏蔽箱体21的内部通过托板22沿竖直方向上分割成多层腔室23，以分别放置所述低压检测模块43、所述处理器模块41、所述高压检测模块42。具体的，通过可拆卸安装过托板22可以调整腔室23的数量。例如当所述低压检测模块43、所述高压检测模块42均至少有两个时，所述屏蔽箱体应该包括至少五层腔室23，即从上至下依次设置的第一腔室231、第二腔室232、第三腔室233、第四腔室234、第五腔室235；其中第一腔室231放置有所述低压检测模块43、电源滤波器44和通讯接口45；第二腔室232内放置有所述低压检测模块43；第三腔室233内放置有所述处理器模块41、pdu插座46和通讯模块47；第四腔室234、第五腔室235分别放置有所述高压检测模块42。在图2中，第五腔室235下方还设有第六腔室236，作为预留腔室。
29.可选的，所述通讯模块47例如但不限于4g模块。所述屏蔽箱体21上还设置有适于开合的柜门24，以便于拆卸屏蔽箱体21内的数据采集单元5。
30.可选的，多级被测单元5位于第二屏蔽空间3内，可以通过户外机箱1形成单层屏蔽效果。
31.本实施方式的户外机箱1通过屏蔽箱体21形成第一屏蔽空间2，具有双层屏蔽效果，可以降低外界磁场对数据采集单元5的干扰，同时通过托板22将屏蔽箱体21分割成多层结构，以分别放置数据采集单元4的各部分结构，既可以避免测试模块之间的相互干扰，又利于数据采集单元4和多级被测单元5集成式安装，便于导线排布，空间布局合理。
32.作为高压检测模块42的一种可选的实施方式。见图3，所述高压检测模块42包括：安装底板421、位于安装底板421上的若干固定夹块422和位于固定夹块422上的高压差分探头423；所述高压差分探头423并联且通过相应的第一bnc连接器424连接在功能电路52的多
个端口521上，以检测功能电路级的瞬态电磁骚扰电压值，完整记录整个骚扰波形的状态。高压差分探头423平行且并联设置，在不影响供电的情况下，使高压差分探头423内部的工作电压和电路公共接地端电压成对靠近设置，采用平行放置的方法，反向流动的电流产生了相互抵消的磁场，从而减小了电磁辐射。
33.作为低压检测模块41的一种可选的实施方式。见图4，所述低压检测模块43包括：屏蔽盒431、位于屏蔽盒431上的若干第二bnc连接器432、位于屏蔽盒431内的若干绝缘夹块433和安装在绝缘夹块433上的无源探头434；所述无源探头434并联且通过相应的第二bnc连接器432引出至屏蔽盒431外部，以连接在芯片51的多个引脚511上，以检测芯片级的瞬态电磁骚扰电压值，完整记录整个骚扰波形的状态。由于电力专用主控芯片引脚的物理尺寸小，传统探头无法与其电气连接，无法测量芯片引脚的骚扰波形，甚至需要利用设备端口骚扰波形采用电磁仿真的方式计算出骚扰波形，导致获得电力专用主控芯片引脚骚扰的方法复杂度高，技术难度大。而本案中通过将无源探头434(即传统探头)并排设置在屏蔽盒431内部，再通过第二bnc连接器432引出至屏蔽盒431外部，以连接在芯片51的多个引脚511上，既解决了传统探头与芯片引脚的连接问题，又通过屏蔽盒431、屏蔽箱体21、户外机箱1形成三层屏蔽效果，可以显著减少低压检测模块43的电磁骚扰，提高测量准确度。此外，无源探头434平行且并联设置，在不影响供电的情况下，使无源探头434内部的工作电压和电路公共接地端电压成对靠近设置，采用平行放置的方法，反向流动的电流产生了相互抵消的磁场，从而减小了电磁辐射。
34.可选的，所述绝缘夹块433、固定夹块422均可以采用聚氨酯，起到绝缘作用。
35.可选的，所述骚扰波形的状态包括但不限于宏脉冲峰峰值、宏脉冲最大峰值、宏脉冲持续时间、微脉冲个数、微脉冲间隔时间、微脉冲持续时间、微脉冲上升时间、微脉冲主频分布。
36.进一步，见图1，所述多级被测单元还包括位于芯片51与功能电路52之间的干扰抑制电路53；所述低压检测模块还用于检测干扰抑制电路53端口531的骚扰电压值；当功能电路52端口521的骚扰电压值、芯片51引脚511的骚扰电压值、干扰抑制电路53端口531的骚扰电压值中任一骚扰电压值超出处理器模块41设定的对应阈值时，所述处理器模块41同时开启高压检测模块42和低压检测模块43，同时测量功能电路级、干扰抑制电路级、芯片级的瞬态电磁骚扰，形成三级协同测量方式。
37.作为磁场检测模块6的一种可选的实施方式。见图1和图2，所述电力智能设备瞬态电磁骚扰多级测量系统还包括用于检测瞬态电场的磁场检测模块6；所述磁场检测模块6包括位于第二屏蔽空间3内部的第一磁场探头61，用于检测第二屏蔽空间3内部的磁场强度；位于户外机箱1外部的第二磁场探头62，用于检测户外机箱1外部的磁场强度，第一磁场探头61与第二磁场探头62结合，实现空间磁场的瞬态电场测量。当户外机箱1外部的磁场强度或第二屏蔽空间3内部的磁场强度大于处理器模块设定的对应阈值时，所述处理器模块调整电源滤波器44的参数，以降低磁场对芯片级瞬态电磁骚扰测量结果的干扰。
38.可选的，所述第二磁场探头62外侧还设有保护罩。
39.在本案中，将功能电路端口传导骚扰电压测量、干扰抑制电路端口骚扰电压测量、芯片引脚骚扰电压测量与瞬态电场测量结合到一起，获得电力智能设备瞬态电磁骚扰多级测量系统，能够协同测量功能电路级和芯片级瞬态电磁骚扰，实现了同一骚扰源不同耦合
路径不同感受器骚扰同步测量。
40.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。