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电网过电压监测系统
 
  • 随着配电网建设的迅速发展,过电压对配电网安全的影响越来越受到重视。运行经验表明,在10 kV~500kV电力系统中,10kV系统过电压事故率较高。近年来,各级供电局10kV配电网的电气设备绝缘事故时有发生,尽管在实际系统中安装了大量避雷器等过电压保护装置,但当出现过电压事故时,由于没有监测装置,难以确定事故原因是由于过电压幅值或陡度超过设备的承受能力,或者设备的绝缘水平降低所造成,还是保护装置有问题,这些使得分析判断变得十分困难。
    电力系统现有的故障录波装置是从电压互感器获取过电压信号,测量精度和频率响应差,对很多过电压不能监测。因此,为了正确分析事故原因,需要研制一种高性能、自动化的实时在线监测系统,以便能够监测电网中出现的内部过电压和大气过电压,以及实时判断电网中有无过电压出现,在过电压发生时能完整记录下过电压发生前后的实际变化过程。此外,也可以根据该系统捕获并保存的过电压发生前后的电压波形参数,例如频率、幅值与波形的陡度等,结合现场的实际情况以及其他记录手段,实时或事后再现过电压的发生过程,以便分析过电压的频率、类型和导致过电压的原因,为电力系统进行事故分析提供科学真实的依据。它对于研究判断电气设备的绝缘强度、检修周期,设备改进和系统改造、过电压对电力系统的影响方式和程度以及过电压的防范等,都具有重要的指导意义。
    10kV配电网系统过电压包括大气过电压和内过电压。由于大气过电压的波头较陡,需要较高的采样频率,而内过电压频谱很宽,通常几十赫兹到几千赫兹,要在较高的频率下完整采集内过电压1个周期,则要求采集卡有较大的存储深度。但是,如果采样的数据太长,就会降低着整个装置的响应时间,因此对硬件的要求也比较高。
    本YZGY-2X型过电压在线监测系统主要是针对35KV母线或10KV母线、固定式的,三个分压器3路输出信号进入信号调理单元,采集一段母线的三相对地电压,调理单元有二次分压、触发电路、信号采集子系统和电光转换,每套系统最多可采集四段母线即有四个信号调理单元;在信号隔离单元经光电转换、隔离后通过交换机的汇总以网络的形式和工控机通讯,完成信号的采集、存储和即时显示;分析软件可以调用已保存的信号数据文件,进行任意时间点波形的显示,以及实现对波形的多种操作和分析,具备示波器的功能。
系统功能
  • 实时在线监测、自动跟踪电力系统内外过电压,能在过电压发生时完整、准确地同时记录过电压波形及相关信息;
  • 高的采样速率:实时采样率可达20 MS/s。采样速率从1KS/s到20 MS/s范围内可以设定;
  • 每通道8M大容量板载内存;
  • 具备3个同步采样通道,可记录母线A、B、C三相波形。每通道独立工作,满足雷电、操作、谐振和工频过电压的记录要求;
  • 启动录波电压:额定电压的1.5倍(可任意设置);
  • 具有波形复原功能,可对波形进行操作(如拉伸、缩放、通道选择等),附带的两组光标使测量更方便、更准确,具有良好的可扩展性;
  • 采用SQL server数据库,可查询并显示过电压历史数据;
  • 响应带宽:0~1MHZ的模拟输入带宽;
  • 采集全过程可对采样速率、采样深度、输入阻抗、参考位置及保存路径等参数手动或自动设置;
  • 运行过程实现自动化、智能化,可实现运行过程中无人值守自动进行。
技术特点
  • 对于瞬态雷电过电压信号亦能有效采集,(对于波形1.2μs的上升时间,可大于10个采样点进行描述),对于其他暂态电压波形,亦能有效采集;
  • 较好地解决了瞬态信号测量的高采样速率与存储容量的矛盾;
  • 系统具有良好的宽频响应(从工频至MHz级),频带响应良好;
  • 采用预触发技术与触发相结合技术,解决了瞬态过电压信号的触发时延问题;
  • 采用美国国家仪器公司的LabVIEW开发平台,系统具有长期运行稳定性。
系统组成说明
硬件部分 ?
??? ??硬件电路主要是为了实现信号的实时采集,获取过电压信号(可以采集工频电压),使整个系统稳定、可靠地工作。本系统硬件以工业控制计算机为核心,配备弱阻尼高压分压器、信号调理单元、信号隔离单元和机柜。
分压器
????为获取从母线上分压出来的低电压信号,由高压臂电容和低压臂电容所组成的分压器,其有足够的工频耐压和冲击电压的能力,并具有良好的频率响应,以利于采集高频雷电冲击波形。该系统所使用的分压器主要是由两部分组成,即高压臂电容以及低压臂电容两部分。上半部分是分压器的核心,即高压电容,绝大部分高压都降落在高压电容上,其内部充油,外部由硅橡胶作为绝缘材料;而下半部分就是低压臂电容部分,低压信号就是从它两端取得的。

35KV分压器技术指标:
  1. 额定分压比:2800:1
  2. 分压比误差: <5%
  3. 具有良好的密封性,良好的防潮性。
  4. 外绝缘材料:硅橡胶伞裙
  5. 电容的温度系数:下限温度和上限温度高15K范围内,电容温度系数的绝对值应不大于5×10-4K-1。
  6. 方波响应时间? <120ns(过冲不大于15%)
  7. 绝缘水平:雷电冲击电压(峰值):>200kV
  8. 低压端子和接地端子之间的绝缘强度:2500V,时间1min
  9. 局放要求:在额定电压下局部放电量不大于10PC,0.8倍额定电压下局部放电量不大于3 PC
10KV分压器技术指标:
  1. 额定分压比:1050:1
  2. 分压比误差: <5%
  3. 具有良好的密封性,良好的防潮性。
  4. 外绝缘材料:硅橡胶伞裙
  5. 电容的温度系数:下限温度和上限温度高15K范围内,电容温度系数的绝对值应不大于5×10-4K-1。
  6. 方波响应时间? <120ns(过冲不大于15%)
  7. 绝缘水平:雷电冲击电压(峰值):>75kV
  8. 低压端子和接地端子之间的绝缘强度:2000V,时间1min
  9. 局放要求:在额定电压下局部放电量不大于20PC,0.8倍额定电压下局部放电量不大于5 PC。
一体化工业控制计算机

   采用一体化嵌入式工业控制机,结构紧凑,便于安装调试及维护。高抗干扰设计,保证了设备的可靠运行及记录数据的安全存储.操作简单,该设备出厂以基本配置完善,现场可免操作。
专用分析软件包

  过电压专用分析软件功能强大、界面友好、操作方便,可将本装置录制的电压数据文件进行波形显示、合成、导出、打印、运算分析等,为用户分析故障原因提供最大的帮助,并可将数据文件转换为符合“电力系统暂态数据交换格式(COMTRADE)”的文件,供其它软件或装置使用。
安装示意图
安装图1 安装图2
 
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.(2011年11月5日)................................................................................