蘆玉英 黃昆 蘇運光
摘 要:考核電網(wǎng)電壓質(zhì)量的一項重要依據(jù)是變電站的電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)。目前,電壓監(jiān)測儀已經(jīng)在我國各級變電站得到廣泛應用,但是以傳統(tǒng)的只能監(jiān)測一個測試點的電壓監(jiān)測儀為主。我國提出建設統(tǒng)一智能電網(wǎng)后,開始快速推進智能變電站建設。由于電壓智能監(jiān)測系統(tǒng)具有統(tǒng)計電壓最值、按時間查詢、可多個回路同時監(jiān)測等眾多功能及優(yōu)勢,國內(nèi)大部分變電站開始大力推進電壓智能監(jiān)測系統(tǒng)的應用。本文主要闡述電壓智能監(jiān)測系統(tǒng)原理以及電壓智能監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成。
關(guān)鍵詞:變電站;電壓檢測系統(tǒng);智能檢測;系統(tǒng)設計
0 引言
實驗研究表明,引發(fā)電力系統(tǒng)絕緣事故的主要原因之一是過電壓。一般而言,過電壓幅值較小,對電力系統(tǒng)不構(gòu)成明顯的傷害。但是,如果過電壓幅值超過一定的范圍,便會嚴重危害電力系統(tǒng)的安全可靠穩(wěn)定運行。因此,有必要利用電壓智能監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測電力系統(tǒng)的過電壓,準確完整記錄過電壓的變化過程,以便及時查找故障原因,有效處理和應對。
1 電壓智能監(jiān)測系統(tǒng)原理
目前,國內(nèi)大部分變電站主要依靠故障錄波儀實行電壓監(jiān)測,但是故障錄波儀只能進行工頻電壓信號的監(jiān)測,不能有效反映過電壓波形以及頻率超過上兆赫茲的雷電過電壓。當出現(xiàn)等效頻率較高的過電壓事故時,不能準確、及時分析查找出故障原因。而電壓智能監(jiān)測系統(tǒng)具有采集高頻暫態(tài)過電壓的功能,可以準確完整地記錄不同過電壓暫態(tài)變化的整個過程。另外,與傳統(tǒng)電壓監(jiān)測系統(tǒng)相比,電壓智能檢測系統(tǒng)還具備頻率響應特性好、采樣速度快、儲存深度大等諸多特點及優(yōu)勢。電壓智能監(jiān)測系統(tǒng)的基本原理是:通過高壓引線把過電壓接入分壓單元,將高電壓轉(zhuǎn)化成低電壓,并保持在采集單元能夠接受的范圍內(nèi);利用隔離衰減電路對過電壓進行二次分壓,并由高速數(shù)據(jù)采集卡將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號;利用工控機對數(shù)據(jù)進行打包處理,然后發(fā)送至后臺監(jiān)控中心;監(jiān)控中心負責對接受的過電壓數(shù)據(jù)進行分析和處理。簡言之,電壓智能檢測系統(tǒng)就是一種依托在線監(jiān)測技術(shù)的可視化、智能化的監(jiān)測系統(tǒng)。把電壓智能監(jiān)測系統(tǒng)布置在多個變電站內(nèi),可以實現(xiàn)對多個變電站過電壓的實時監(jiān)測,有效解決暫時過電壓高速采樣頻率與存儲深度的矛盾,為及時分析故障原因、提供有效數(shù)據(jù),對于站內(nèi)絕緣配合具有指導意義。
2 電壓智能監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成
2.1 后臺監(jiān)測中心
過電壓數(shù)據(jù)經(jīng)由工控機傳輸至后臺監(jiān)測中心。后臺監(jiān)測中心負責對接受的過電壓數(shù)據(jù)進行分析和處理。一般而言,監(jiān)測系統(tǒng)軟件采用編程技術(shù)OOP,系統(tǒng)數(shù)據(jù)由參數(shù)設置、數(shù)據(jù)采樣和數(shù)據(jù)查詢分析組成,采用SQL SERVER格式。數(shù)據(jù)采樣運行方式包括兩種:手動強制和自動觸發(fā)。數(shù)據(jù)查詢可以為專業(yè)人員判斷和分析事故原因提供有效數(shù)據(jù)。
2.2 分壓單元
為了能夠良好地反映一次側(cè)的高頻暫態(tài)電壓信號,分壓單元一般不采用電磁式電壓互感器,而是選擇阻尼式電容分壓器。電容參數(shù)的設定主要由兩個因素決定:一是分壓器容量;二是分壓器分壓比。高壓臂電容容抗大小決定流過分壓器的電流。低壓臂電容容抗大小則取決于分壓器的分壓。
2.3 采集單元
采集單元的主要功能是二次分壓,把數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)到采集卡輸入量程之內(nèi)。接著采集卡的采集通道分別接入相應的信號,并完成AD轉(zhuǎn)換采樣。采樣完成后,便可啟動采集卡的存儲功能。一旦產(chǎn)生過電壓,采集卡便會經(jīng)由觸發(fā)信號啟動。這一單元主要由兩部分組成:數(shù)據(jù)采集卡和隔離衰減電路。
3 典型波形及數(shù)據(jù)分析
電壓智能監(jiān)測系統(tǒng)運行以來,捕獲的電壓數(shù)據(jù)量龐大。經(jīng)過分析、整理,總結(jié)出以下幾種有意義的波形。
3.1 暫時過電壓
暫時過電壓持續(xù)時間最長,有部分甚至長期存在。詳細劃分,暫時過電壓又分為以下幾種:(1)單相接地過電壓。這種過電壓在10kV和35kV電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的頻率最大,屬于典型的不對稱短路故障,表現(xiàn)為不穩(wěn)定的電弧燃燒。(2)鐵磁諧振過電壓。這種過電壓主要由帶芯片的電感元件飽和激發(fā)產(chǎn)生。
3.2 操作過電壓
操作過電壓的持續(xù)時間比暫時過電壓短,比雷電過電壓長,主要由斷路器動作引起系統(tǒng)電磁能量轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生??蓜澐譃橐韵聨追N:(1)弧光接地過電壓。主要存在于10kV和35kV電力系統(tǒng)。(2)投切電容器組過電壓。由兩組電容器斷路投切時的高頻振蕩產(chǎn)生。(3)開關(guān)跳閘過電壓。保護開關(guān)動作產(chǎn)生的過電壓,持續(xù)時間為4ms。
3.3 雷電過電壓
在春末或夏季,雷電過電壓發(fā)生比較頻繁。分為:直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩種。前者發(fā)生頻率較低,監(jiān)測系統(tǒng)捕獲的也比較少。后者由于雷電侵入波傳輸過程中電阻耗損、折反射、線路沖擊電暈等而導致過電壓陡度分散性大。
4 結(jié)語
電壓智能監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)在國內(nèi)變電站得到普遍使用。實踐證明,該系統(tǒng)不僅能夠完成高頻暫態(tài)過電壓的采集任務,對變電站過電壓防治、絕緣配合具有很大的支持作用,而且成本低。因此,有必要根據(jù)我國智能化變電站發(fā)展規(guī)劃,大力推進電壓智能監(jiān)測系統(tǒng)的應用,為保障我國電力系統(tǒng)安全運行發(fā)揮積極作用。
參考文獻
[1]文藝,李建明,李淳.500kV電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測裝置的設計與分析[J].電測與儀表,2013,(11):92-95.
[2]李偉,湯海燕,黃倩,等.配電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究[J].電測與儀表,2012,49(2):80-83.
[3]張晉,黃海波,梁基重,等.用于過電壓監(jiān)測的變壓器套管末屏電壓傳感器的研制[J].變壓器,2011,48(3):43-46.
(作者單位:南瑞集團公司)