虛擬技術(shù)下的變電站高電壓試驗(yàn)技術(shù)分析

張曉晨

摘? 要：高電壓試驗(yàn)技術(shù)是電力系統(tǒng)的運(yùn)行基礎(chǔ)，其關(guān)鍵的作用就是可以從根本上對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)有著保障。結(jié)合當(dāng)下情況來(lái)看超高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過(guò)程之中，需要一定的技術(shù)來(lái)進(jìn)行相關(guān)的建設(shè)高電壓試驗(yàn)技術(shù)模擬，那么虛擬技術(shù)正好補(bǔ)齊了相關(guān)的技術(shù)漏洞，使得超高壓建設(shè)更加順利。比如在進(jìn)行六盤山750kV變電站主變擴(kuò)建工程之中，就有相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，使得工程的建設(shè)符合項(xiàng)目預(yù)期，優(yōu)化了寧夏電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，符合國(guó)家相關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策。

關(guān)鍵詞：虛擬技術(shù);高電壓;試驗(yàn)技術(shù);分析

中圖分類號(hào)：TM835? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）33-0147-02

Abstract： High voltage test technology is the basis of power system operation， and its key role is to ensure the safe and stable operation of power system. Combined with the current situation， in the construction process of EHV transmission network， certain technology is needed to carry out the relevant construction high voltage test technology simulation， then the virtual technology just makes up for the relevant technical loopholes， making the ultra-high voltage construction more smooth. For example， in the expansion project of main transformer of 750kV Liupanshan Substation， the application of relevant technologies makes the construction of the project meet the project expectation， optimize the structure of Ningxia Power Grid， and comply with the relevant national industrial policies.

Keywords： virtual technology; high voltage; test technology; analysis

在我們?nèi)粘Ｉ鐣?huì)生活之中，使用最為多的能源資源應(yīng)該就是電力資源了，電力能源已經(jīng)輻射到了社會(huì)之中的方方面面，如果沒(méi)有電力資源的支持，社會(huì)生活將陷入癱瘓。在電力生產(chǎn)、傳輸?shù)鹊鹊囊幌盗羞^(guò)程之中，需要許多的技術(shù)予以支持，任何涉及電力資源的技術(shù)都是非常重要的一部分。

而在現(xiàn)階段，我們已經(jīng)邁入了信息化的時(shí)代，各種信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)蓬勃發(fā)展，虛擬技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，并且被廣泛運(yùn)用到社會(huì)生活的方方面面。在電力系統(tǒng)之中，虛擬技術(shù)的應(yīng)用也非常廣泛，在生產(chǎn)和服務(wù)的領(lǐng)域都能夠發(fā)現(xiàn)其身影。那么對(duì)于高電壓試驗(yàn)技術(shù)來(lái)說(shuō)，其與虛擬技術(shù)的結(jié)合可以很好地解決前者進(jìn)行實(shí)際操作遇到的種種問(wèn)題，使得相關(guān)的試驗(yàn)可以順利進(jìn)行。

高電壓試驗(yàn)技術(shù)的主要作用是對(duì)于電力系統(tǒng)之中的電氣設(shè)備進(jìn)行故障的檢測(cè)，這對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)非常的重要，如果不能夠?qū)τ诠收线M(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)和處理，那么就需要花費(fèi)大量的時(shí)間去進(jìn)行修理，這就會(huì)對(duì)于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響，進(jìn)而對(duì)于社會(huì)生活的正常運(yùn)行造成不可挽回的影響[1]。所以對(duì)于電氣設(shè)施的絕緣狀況嚴(yán)格的監(jiān)控，并且及時(shí)精確地檢測(cè)故障信息與位置是非常重要的實(shí)際操作的部分。

1 關(guān)于電力系統(tǒng)的故障模擬需要的實(shí)驗(yàn)室硬件

通常來(lái)說(shuō)，要想精確運(yùn)用虛擬技術(shù)對(duì)于電力系統(tǒng)的故障進(jìn)行模擬，就應(yīng)該對(duì)于電力系統(tǒng)常見(jiàn)故障全面了解。在電力系統(tǒng)的故障之中，可以分成兩個(gè)類型，一類是簡(jiǎn)單故障，一類是復(fù)合故障。對(duì)于簡(jiǎn)單故障來(lái)說(shuō)，多數(shù)情況下指的是電力系統(tǒng)運(yùn)行正常，但是設(shè)備的某個(gè)部分出現(xiàn)了斷相或是短路的狀況;而復(fù)合故障從其字面意思來(lái)理解，就是兩個(gè)以上的簡(jiǎn)單故障發(fā)生的加和情況。從長(zhǎng)時(shí)間的對(duì)于整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，電力系統(tǒng)最為常見(jiàn)的故障類型就是短路，一旦出現(xiàn)短路的狀況，那么整個(gè)電力系統(tǒng)的總阻抗就會(huì)減小，在電力系統(tǒng)之中，短時(shí)間之內(nèi)會(huì)產(chǎn)生極大的電流，強(qiáng)電流的出現(xiàn)會(huì)伴隨著大量熱力的產(chǎn)生，而且會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)效應(yīng)，這會(huì)對(duì)于電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，使得電力系統(tǒng)最終受到損傷。在短路點(diǎn)的周邊電壓，也會(huì)有著較為明顯減少，這會(huì)使得電力供應(yīng)可能中斷;在短路發(fā)生時(shí)，電氣設(shè)備存在被短點(diǎn)電弧燒毀的可能;如果短路故障出現(xiàn)的位置是發(fā)電站的周圍，這會(huì)對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響，而不是對(duì)于某一部分的影響，情況嚴(yán)重的話，可能使得電網(wǎng)大面積出現(xiàn)崩潰的狀況;不對(duì)稱的接地短路還有可能產(chǎn)生零序電流，使其和周邊的網(wǎng)絡(luò)通訊線路形成感應(yīng)電勢(shì)，對(duì)于正常的通訊造成影響，對(duì)于人和設(shè)備的安全都可能產(chǎn)生影響[2]。

所以要想解決相關(guān)的問(wèn)題，應(yīng)該對(duì)于短路電流的計(jì)算，使得短路造成的危害可以降到最低，這是為了解決四個(gè)方面的問(wèn)題，第一是對(duì)于主要的運(yùn)行方法的確定和適宜的主接線方案的設(shè)計(jì);第二是可以準(zhǔn)確解決短路故障，整定并選擇相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置;第三是對(duì)于載流導(dǎo)體和電氣設(shè)施的合理使用;第四是對(duì)于機(jī)械強(qiáng)度與穩(wěn)定性的校驗(yàn)使用短路電流進(jìn)行。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)備來(lái)說(shuō)，基本的有沖擊電壓、電流發(fā)生器，直流高壓發(fā)生器，數(shù)字波形記錄儀，100千伏無(wú)局部放電工頻試驗(yàn)變壓器，250千伏工頻試驗(yàn)變壓器，60千伏直流電壓發(fā)生器，變壓器油色譜分析儀和相關(guān)的配套的測(cè)試記錄儀器，數(shù)字化測(cè)量與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備等等[3]。

2 對(duì)于基于虛擬技術(shù)的高電壓試驗(yàn)技術(shù)的分析

高電壓試驗(yàn)技術(shù)和虛擬技術(shù)的結(jié)合，主要需要依靠相關(guān)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和試驗(yàn)技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)的融合在很大程度上解決了現(xiàn)存的一些問(wèn)題，不僅僅使得相關(guān)的電力設(shè)備的維護(hù)工作人員工作更加的便捷，而且還有遠(yuǎn)程進(jìn)行維護(hù)的技術(shù)可能，使得相關(guān)的工作具有了更加精確和細(xì)致的特點(diǎn)。通常來(lái)說(shuō)，對(duì)于高壓設(shè)備的試驗(yàn)是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，只有電氣設(shè)備通過(guò)了相關(guān)的試驗(yàn)，在實(shí)際的投入使用之后，才能夠有符合標(biāo)準(zhǔn)值的運(yùn)行。這些高壓設(shè)備的試驗(yàn)需要進(jìn)行的有很多，比如對(duì)于設(shè)備的絕緣電阻的測(cè)試，在和虛擬技術(shù)結(jié)合的情況之下，就可以把設(shè)備的絕緣標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)整定在系統(tǒng)的平臺(tái)之中，利用對(duì)于相關(guān)的設(shè)備的數(shù)據(jù)收集和故障前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行的對(duì)比，就能夠判斷出設(shè)備的絕緣電阻是不是低于標(biāo)準(zhǔn)值，同時(shí)也能夠通過(guò)相關(guān)的數(shù)據(jù)的對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)于故障發(fā)生是否有對(duì)絕緣的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)判斷。在對(duì)于虛擬技術(shù)和高電壓試驗(yàn)技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用過(guò)程中，通過(guò)一系列的對(duì)于電氣設(shè)備的試驗(yàn)，也可以發(fā)現(xiàn)該技術(shù)平臺(tái)存在的不足之處，那么就能夠利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的程序的完善，提升整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，使得高電壓的虛擬試驗(yàn)更加符合實(shí)際的要求[4]。

3 實(shí)際進(jìn)行試驗(yàn)軟件的關(guān)于故障的模擬和分析

在進(jìn)行相關(guān)的工程建設(shè)過(guò)程之中，首先應(yīng)該有對(duì)于電力系統(tǒng)常見(jiàn)的故障進(jìn)行模擬的措施，比如實(shí)際的進(jìn)行靈州±800千伏換流站主變擴(kuò)建工程，該工程是國(guó)家電網(wǎng)公司第五回特高壓直流工程，第一條網(wǎng)側(cè)接入交流750kV的±800千伏特高壓直流輸電工程，該工程建設(shè)完成有利于推進(jìn)750kV網(wǎng)絡(luò)電力直流外送。那么在進(jìn)行該工程建設(shè)之前，就應(yīng)該有對(duì)于電力系統(tǒng)相關(guān)狀態(tài)的模擬，在虛擬技術(shù)的應(yīng)用之下，為高電壓試驗(yàn)技術(shù)的運(yùn)用提供了極大便利，能夠更好地模擬出超高壓狀態(tài)下的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

如果實(shí)際中電力系統(tǒng)發(fā)生了故障，那么電力系統(tǒng)之中的各個(gè)組成的設(shè)備，其相關(guān)的參數(shù)都會(huì)有一定的因?yàn)楣收隙a(chǎn)生的變化，那么在這個(gè)過(guò)程之中，假如使用虛擬技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的模擬，就應(yīng)該對(duì)于電力系統(tǒng)相關(guān)的各個(gè)設(shè)備的故障參數(shù)全面了解。運(yùn)用電磁暫態(tài)仿真技術(shù)對(duì)于電力系統(tǒng)在發(fā)生故障的情況之下的狀態(tài)進(jìn)行模擬，以此掌握電力系統(tǒng)的相應(yīng)參數(shù)的變化的趨勢(shì)，在進(jìn)行實(shí)際的暫態(tài)仿真技術(shù)的運(yùn)用過(guò)程之中，應(yīng)該有對(duì)于該技術(shù)的運(yùn)行原理的了解。該類型的故障暫態(tài)仿真模擬技術(shù)是在電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)之下，模擬一些具有短路故障的線路與短路點(diǎn)的電壓和電流，這表明了其主要的是選取單相電路作為一個(gè)分析的目標(biāo)，對(duì)于其可能發(fā)生的故障進(jìn)行操作暫態(tài)的仿真，這樣就可以獲得電氣設(shè)備在開(kāi)關(guān)閉合的狀況之下的相對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，相關(guān)的工作人員就能夠利用這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行其相應(yīng)的故障發(fā)生之時(shí)的變化趨勢(shì)的分析[5]。

在電氣設(shè)備之中，開(kāi)關(guān)是非常重要的一個(gè)部分，電力系統(tǒng)里面的大部分的重要部分都會(huì)受到開(kāi)關(guān)的制約，其是電力系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)作的一個(gè)重要保證。一個(gè)電氣設(shè)備在投入電力系統(tǒng)使用之前，需要對(duì)于其相關(guān)的開(kāi)關(guān)進(jìn)行各個(gè)種類的試驗(yàn)，來(lái)確保其性能可以正常發(fā)揮出來(lái)。電氣設(shè)備的開(kāi)關(guān)的通斷性能，主要的是通過(guò)接通與分?jǐn)鄡蓚€(gè)方面的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)，在實(shí)際的電氣設(shè)備的工作之中，接通電源的一瞬間，接電源的靜觸頭和接設(shè)備的動(dòng)觸頭會(huì)產(chǎn)生碰撞，假如開(kāi)關(guān)的質(zhì)量有問(wèn)題，那么在這個(gè)過(guò)程之中，會(huì)有斷續(xù)的電弧出現(xiàn)，在此狀態(tài)之下，開(kāi)關(guān)的觸頭就有可能被腐蝕。在后續(xù)的電氣設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程之中，如果需要斷開(kāi)，那么在分?jǐn)嗟乃查g，因?yàn)殡娏鞒霈F(xiàn)了突變的狀況，就有可能會(huì)產(chǎn)生電弧持續(xù)燃燒的現(xiàn)象，這會(huì)使得有較為大量的熱量產(chǎn)生。那么在電力系統(tǒng)之中，如果電氣設(shè)備的開(kāi)關(guān)在離合的瞬間出現(xiàn)了上述的狀況，其危害性是非常高的，嚴(yán)重的會(huì)使得電力系統(tǒng)的運(yùn)行受到阻礙。

在電磁暫態(tài)仿真技術(shù)對(duì)于電氣設(shè)備的開(kāi)關(guān)進(jìn)行模擬的過(guò)程之中，接通和分離屬于兩種不同的操作，在進(jìn)行接通的操作模擬之時(shí)，暫態(tài)電流會(huì)流經(jīng)系統(tǒng)，斷開(kāi)之時(shí)工頻電流被切斷，而且還會(huì)在設(shè)備的端子上出現(xiàn)暫態(tài)恢復(fù)電壓，這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的模擬過(guò)程。而從端子這個(gè)方面來(lái)看的話，計(jì)算機(jī)的配置會(huì)對(duì)于電流和電壓的振幅有影響，而因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電弧不僅僅涉及到了物理的反應(yīng)過(guò)程，還涉及到了化學(xué)的反應(yīng)過(guò)程，這就會(huì)關(guān)聯(lián)著電磁場(chǎng)的分布和物質(zhì)的變化和組成等等，使得仿真的模擬變得更加的復(fù)雜，需要考慮的輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)就會(huì)增加，因此運(yùn)用MATLAB軟件來(lái)進(jìn)行電弧現(xiàn)象的分析，更加符合相關(guān)的虛擬仿真的要求，值得進(jìn)一步推廣發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于虛擬技術(shù)下的高電壓試驗(yàn)技術(shù)分析，符合電力系統(tǒng)的發(fā)展需要，具有極高的運(yùn)用價(jià)值。在超高壓的電力系統(tǒng)狀態(tài)之下，進(jìn)行高電壓試驗(yàn)，應(yīng)用虛擬技術(shù)使得電力系統(tǒng)對(duì)于故障的檢測(cè)有了更加清晰的認(rèn)知，比如在沙坡頭750kV變電站新建工程之中，運(yùn)用虛擬高電壓試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)部分的模擬試驗(yàn)，預(yù)演了電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障，使得工程的建設(shè)更加符合了預(yù)期的要求。

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