發布日期：2022-04-26 點擊率：954
關鍵詞： VFTO 智能測量 現場應用
摘要：在電力互感器生產、檢測和運行中，都會迂到特快速瞬態過電壓（very fast transient over voltage，VFTO）的問題；本文首先介紹《VFTO智能測量平臺》總體架構，然后描述《VFTO智能測量平臺》的智能測量摸塊，最后給出《VFTO智能測量平臺》現場應用 。
1 VFTO智能測量平臺背景與設計原則
隨著電力系統電壓等級不斷升高，GIS的應用越來越廣泛。GIS可以減小開關等設備的體積，使設備的電感減小，但當隔離開關操作時，因觸頭間擊穿和多次重燃，會形成一種特快速瞬態過電壓（very fast transient over voltage，VFTO），這種瞬態過電壓具有上升時間極短（3~100ns）而幅值較高（最高可達3pu）和多次連續脈沖的特點。VFTO會對GIS及其聯接的繞組設備的（如變壓器，互感器）絕緣有重要影響；同時，它也會在GIS外殼與外部引線連接處產生瞬態殼體電位（transient enclosure voltage，TEV）,引起二次設備絕緣和人身安全問題，并對測量控制設備產生電磁干擾，造成二次設備的誤動作。
電力互感器是一種用于傳遞信息給測量儀器、儀表、繼電保護和控制裝置的特殊變壓器，是一次系統與二次系統的聯絡單元，其一次繞組接入電網，二次繞組分別與測量儀表、保護裝置等相互連接。所以，當GIS中隔離開關操作產生VFTO時，互感器會通過繞組之間的傳遞將過電壓從一次繞組傳遞到二次繞組，從而使二次繞組承受幅值較大的傳遞過電壓，造成二次設備故障或者損壞，影響電氣設備的安全運行。
在電力互感器的生產、檢測和運行中，都迂到VFTO的的產生、特性、危害和預防問題，為了解決變電站運行中的VFTO測量及預防，為了在電力互感器生產中檢測VFTO以及對VFTO的的實時仿真；需要構建特快瞬態過電壓(VFTO)智能測量平臺。
2003年，在實驗室進行VFTO的產生、控制、測量和傳遞的實驗工作；并完成電力互感器傳遞過電壓測量檢測項目。2013年，構建基于Lab VIEW8.6的毫微秒沖擊高電壓發生器的設計平臺；2014年升級為基于lab VIEW8.6的特快瞬態過電壓智能測量平臺（以下簡稱《VFTO智能測量平臺》）。
《VFTO智能測量平臺》的設計原則是滿足下列要求：
1) 電力互感器的傳遞過電壓測量試驗儀和檢測；
2) 特快速瞬態過電壓（VFTO）傳遞特性的研究；
3) 智能化變電站 VFTO實時監測。
2 VFTO智能測量平臺總體架構
VFTO智能測量平臺總體架構如圖1所示。
圖1 VFTO智能測量平臺總體架構
智能測量平臺基本配置：采集卡NI-PCL5114(A1) 和采集卡NI-PCL5152(A2) 裝入工控機(A7)內，用來測量互感器（A6、A7）的VFTO傳遞特性；互感器（A6、A7）由工廠(A9) 生產，運行于變電站(A10) 。由直流電源(A2) 、數字I/O NI-PCL6501(A3) 和干簧繼電器(A4) 組成VFTO的波形發生器。
智能測量模塊分為采集與控制、試驗數據處理、智能分析處理和測量網絡化四大功能。
B1和B2— 采集卡NI-PCL5114(A1) 和采集卡NI-PCL5152(A2) 的采集前面板。
B3 — VFTO的波形發生器的控制前面板。
B4和B5—實驗 數據處理和波形參數計祘前面板。
B6、B7、 B8和B9— 進行智能分析處理的工具包、VFTO的波形庫、VFTO的資源庫和VFTO的儀器儀表庫。
B10和B11— 互感器廠和變電站互聯智能終端。
3 VFTO智能測量摸塊
VFTO智能測量模塊分為采集與控制、試驗數據處理、智能分析處理和工業互聯的四大功能。
3.1 VFTO采集與控制
1) VFTO采集功能
VFTO采集功能：雙通道、自動獲取波形并保存、顯示測量結和波形處理如圖2-5所示。
圖2 采集卡NI-PCL5152的數字采集系統的前面板
圖3 NI-PCL5152采集的波形
圖4 采集卡NI-PCL5114的數字采集系統的前面板
圖5 NI-PCL5114的采集的波形
采集卡 NI-PCL5114的數字采集系統和采集卡NI-PCL5152的數字采集系統的不同僅在時基不同；前者100μs ，用于非GIS互感器；而后者100ns，用于GIS互感器。
2) 數字I/O NI-PCL6501 的控制器的功能
數字I/O NI-PCL6501 的控制器的功能：測量次數、電壓調節、自動觸發和升壓過過程如圖6所示。
圖6 數字I/O NI-PCL6501的控制器的前面板
3.2 VFTO試驗數據處理
VFTO試驗數據測量的結果和不確定度計祘程序如下:
具有上述功能程序框圖前面板如圖7所示。
圖7 VFTO試驗數據處理程序前面板
3.3 VFTO波形處理
VFTO波形處理以B類沖擊沖擊波形處理為例，采用最小二乘法擬合實現；其原理如圖8所示
圖8 最小二乘法擬合原理圖
沖擊電壓波形處理波形擬合前面板如圖9，圖中紅線為實側波形，而藍線為標準定義波形。
圖9 沖擊波形處理波形擬合前面板
3.4 VFTO智能分析處理
VFTO智能分析對同一臺互感器傳遞過電壓特性統計分析，110kV GIS電壓互感器的傳遞系數過電壓波形見圖10。
圖10 110kV GIS PT的傳遞系數過電壓波形
四．VFTO智能測量平臺現場應用
4.1 110kV GIS用電壓互感器試驗現場圖片和試驗波形
110kV GIS用電壓互感器試驗試驗現場(圖11a)和結果如下：分別對二次繞組1an、2an和dan進行傳遞過電壓測量；其值為0.8kV、1.1kV和1.4kV；其波形如圖11b。
a現場實拍圖片 b試驗波形 黑線—1an 紅線—2an 緑線—dan
圖11 110kV GIS用電壓互感器試驗現場圖片和試驗波形
4.2 110kV CVT電壓互感器試驗現場圖片和試驗波形
110kV CVT電壓互感器試驗現場如圖12。
圖12 110kV CVT用電壓互感器試驗現場圖片
利用移動式傳遞過電壓測量裝置對110kV電容式電壓互感器進行傳遞過電壓測量，分別進行了單次測量和十次測量，波形如圖13和圖14。從圖13中可以看出單次測量的B沖擊波，無論波形特征，波前時間，波尾時間均符合GB 20840.1-2010要求，測得二次傳遞過電壓小于標準要求的限值1600V,因此可判斷符合要求；而圖14中是相同條件下十次測量得到的二次傳遞過電壓值，可以看出十次產生的A類沖擊波幅值在100-300V之間，波前時間在0.4到0.6 us（T1）之間，波尾時間大于50 us（T2）。十次重復測量的標準不確定度小于2%。
圖13 CVT傳遞過電壓單次測量
圖14 CVT傳遞過電壓十次測量
4.3 110kV PT電壓互感器試驗現場圖片和試驗波形
利用集木式傳遞過電壓測量裝置對110kVPT電壓互感器進行傳遞過電壓測量；其110kV PT電壓互感器試驗現場圖片和試驗波形如圖15所示
a現場圖片 b試驗波形
圖11 110kV PT電壓互感器試驗現場圖片和試驗波形
4.4 750kV CVT用電壓互感器試驗現場圖片和試驗波形
利用改裝的雷電沖擊試驗裝置對750Kv CVT電壓互感器進行傳遞過電壓測量；其750kV CVT電壓互感器試驗現場圖片和試驗波形如圖15所示
a現場圖片 b試驗波形
圖11 750kV CVT用電壓互感器試驗現場圖片和試驗波形
作者：王彥金
該作品已獲作者授權，未經許可，禁止任何個人及第三方轉載。
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： 索爾維全系列Solef?PV
