基于特征参数等效的变电站开关瞬态磁场再现方法及磁场抗扰度模拟装置研究

《Electronics》：Development and Performance Verification of a Wideband Transient Magnetic-Field Simulation Device for Substation Switching Operations

　　变电站中隔离开关和断路器操作产生的瞬态磁场（TMF）是可能损害磁传感器可靠运行的一类主要电磁干扰。然而，能够再现此类TMF波形特征的实验室方法仍然有限，这制约了磁传感器的系统性抗扰度测试和定量评估。为弥补这一空白，本研究总结了文献中报告的开关操作瞬态电压、瞬态电流和TMF的实测与仿真数据，并提取了与时间域波形、频率分布和场强范围相关的特征参数。在这些参数的指导下，提出了一种基于特征参数等效的TMF波形再现方法，并研制了一台磁场抗扰度模拟装置。该装置将矩形线圈与交叉嵌套的多方向旋转机构相结合，并集成了基于FPGA的可编程波形生成、高频功率放大和宽带阻抗匹配。该配置实现了双极阻尼振荡磁场在360°范围内方向可控的输出。测试结果表明，该装置可在0.1–30 MHz的频率范围内产生可编程的双极阻尼振荡磁场，峰值磁场强度可达800 A/m。振荡频率和脉冲串参数可编程设置，所生成的磁场再现了开关操作TMF具有代表性的阻尼振荡特征。本研究为复杂高频磁场环境下磁传感器的抗扰度测试和保护设计验证提供了理论基础和实验平台。