智能电网是当今电力系统的发展方向,智能组件是其重要组成部分。雷电冲击下入地电流产生的地电位升传导至二次电缆上,对智能组件电源端口造成危害,影响其正常稳定运行。本文针对雷电冲击下地电位升对智能组件电源端口的传导电磁干扰进行研究,具有重要的理论意义和实用价值。本文结合国家电网科技项目“220kV、500kV变电站地电位升高对变压器智能组件的危害及防护措施研究”和国家自然科学基金项目“变电站关键设备分数阶无源宽频建模方法的研究”(51177048),重点研究了地电位升对电源端口传导干扰电压的计算方法和关键设备的分数阶宽频建模方法,并结合实验测量,对500kV智能变压器进行雷电冲击试验下的智能组件电源端口骚扰电压进行了计算和分析,对其干扰路径和骚扰电压特性进行了研究。论文的主要创新点工作如下:1、搭建了可有效避免空间辐射干扰和线路传导干扰的瞬态电压测量系统,基于此系统开展实验,分析了雷电冲击试验下单点接地系统地电位抬升原因及地电位升对电源端口传导耦合途径,并研究了智能组件电源端口的骚扰电压特性。2、研究了油纸复合绝缘的分数阶频变特性,并建立了考虑此特性的变压器分数阶集中参数模型;结合分数阶矢量匹配和分数阶策动点导纳函数综合理论,将其简化为分数阶双口电路模型,较传统整数阶模型更简单准确。3、针对无法在s域直接实现的二元次分数阶策动点阻抗函数,提出了一种基于变量代换和多变量综合理论的无源实现方法。通过将变压器部分支路频率特性拟合为特定有理函数,并结合所提综合方法,可实现对变压器部分有源电路的无源转换。4、提取了试验大厅关键设备对接地网的杂散电容参数,并建立了考虑土壤介电常数频变特性的接地网分数阶集中参数模型;结合分数阶矢量匹配和分数阶策动点导纳函数综合理论,将其简化为分数阶四口电路模型,较传统整数阶模型更简单准确。5、提出了一种基于特勒根电路端接两个分数阶储能元件的同元次分数阶策动点函数综合方法,实现电路不含理想变压器且所需储能元件数最少;通过将接地网部分支路的拟合有理函数合并为特定多项式,并结合所提综合方法,可实现对接地网部分有源电路的无源转换。6、建立了高压试验大厅其他关键设备模型,根据试验拓扑回路并结合已建变压器和接地网模型,对智能组件电源端口的电磁骚扰电压进行了仿真计算,结果表明:(1)不接浪涌保护器时:共模骚扰峰值可达20kV以上,远高于IEC61000-4-5标准规定的4级浪涌(冲击)信号峰值(4kV);(2)接入浪涌保护器后:共模骚扰可抑制在4kV以内,差模骚扰峰值可抑制在2kV以内。本文所得结论可为变压器智能组件抗电磁骚扰设计提供参考。