快速暫態(tài)過(guò)電壓(VFTO)測(cè)量

        SF6氣體絕緣封閉式組合電器(Gas Insulated Switchgear,GIS自從1965手冊(cè)投入運(yùn)行以來(lái),,以其不受環(huán)境條件的影響、運(yùn)行可靠,、維護(hù)工足量小等優(yōu)點(diǎn),愈來(lái)愈多低應(yīng)用于電力系統(tǒng)中,。目前國(guó)內(nèi)GIS運(yùn)行電壓等級(jí)有126kV,,252kV,,363kV550V,,800kV,,國(guó)外GIS已廣泛應(yīng)用到72.5~800kV電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)中。

        隨著電網(wǎng)運(yùn)行電壓等級(jí)的提高和GIS廣泛使用,,其運(yùn)行質(zhì)量問(wèn)題也日益顯露出來(lái),,特別是對(duì)于330kV及以上電壓等級(jí)的GIS其內(nèi)部操作產(chǎn)生快速暫態(tài)過(guò)電壓(Very Fast Transient Over-voltage,VFTO)問(wèn)題也越來(lái)越突出,。對(duì)GIS直接連接的設(shè)備(電纜出現(xiàn),、變壓器等,特別是對(duì)于變壓器等繞組式設(shè)備的匝間絕緣)造成不良影響,,例如有VFTO引起的變壓器縱絕緣損壞,,甚至擊穿的例子國(guó)內(nèi)外均有多次報(bào)道。它也會(huì)在GIS外殼與外部引線連接處產(chǎn)生暫態(tài)殼體電位(transient enclosure voltage,,TEV,引起二次設(shè)備絕緣和人身安全問(wèn)題,,并對(duì)測(cè)量控制設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾,造成二次設(shè)備的誤動(dòng)作,。與AIS相比GIS故障的修復(fù)時(shí)間更長(zhǎng),,工藝更為復(fù)雜,,維修費(fèi)用更高,一旦出現(xiàn)故障,,將嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的供電可靠性,,因此,VFTO成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者驗(yàn)證的熱點(diǎn)問(wèn)題之一,。

        在電力互感器的生產(chǎn),、檢測(cè)和運(yùn)行中,都VFTO的產(chǎn)生,、特性,、危害和預(yù)防問(wèn)題,為了解決變電站運(yùn)行中的VFTO測(cè)量及預(yù)防,,為了在電力互感器生產(chǎn)中檢測(cè)VFTO以及對(duì)VFTO的實(shí)時(shí)仿真,,需要構(gòu)建特快暫態(tài)過(guò)電壓(VFTO)測(cè)量平臺(tái)。

l 剛需

        暫態(tài)過(guò)電壓具有上升時(shí)間極短(3~100ns,、幅值較高(最高可達(dá)3pu,、多次連續(xù)脈沖大帶寬的特點(diǎn),,對(duì)測(cè)量系統(tǒng)提出較高的要求,。

l 痛點(diǎn)

        極短的上升時(shí)間要求采集卡模擬帶寬足夠,,一般至少100MHz(-3dB)以上。采集脈沖信號(hào)一般要求直流耦合(DC,。

        暫態(tài)過(guò)電壓具有多次連續(xù)脈沖串的特點(diǎn),,要求采集卡支持通道觸發(fā)功能,并且有足夠快的re-arm時(shí)間保證不丟脈沖信號(hào),。

        此外,,更重要的是人們為了抓取脈沖形成之前的信號(hào)狀態(tài),要求采集卡支持超長(zhǎng)預(yù)觸發(fā)>16MS能力,。目前市面上很難找到一款即能采集連續(xù)多脈沖,,又支持超長(zhǎng)預(yù)觸發(fā)的采集卡。

        暫態(tài)過(guò)電壓GIS外殼與外部引線連接處產(chǎn)生暫態(tài)殼體電位對(duì)二次設(shè)備和人身安全都造成了潛在威脅,。VFTO還會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾,,對(duì)其他設(shè)備正常運(yùn)行造成威脅。傳統(tǒng)的采集卡在這種情況下很難勝任,,用戶不得不增加額外的措施確保采集卡能正常工作,。增加用戶的工作量、難度,,以及解決方案的成本復(fù)雜度,。

l 我們的優(yōu)勢(shì)

        我們NBi-68xx嵌入式的脫離計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品,針對(duì)上述痛點(diǎn)做了專門的設(shè)計(jì),,完美的支持這一測(cè)試場(chǎng)景,。用戶可將NBi-68xx放置非常靠近GIS位置,近距離連接分壓器,,不用擔(dān)心TEV和電磁干擾影響,。采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的控制室或者云端,對(duì)操作人員其他設(shè)備完全沒(méi)有威脅,。脫離計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品也為用戶降低了測(cè)量成本,。

        利用NBi-68xx用戶可以方便的組網(wǎng),,實(shí)現(xiàn)VFTO測(cè)量大數(shù)據(jù)云平臺(tái),。采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳云端,形成測(cè)量報(bào)告,,通過(guò)算法可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警功能,。


        下圖為實(shí)驗(yàn)室模擬過(guò)電壓測(cè)試環(huán)境。NBi-6825放置在等電位箱體內(nèi),,敞開(kāi)放置,。高壓放電經(jīng)高壓衰減器接入,NBi-6825設(shè)置為高阻輸入,,采用電池供電,。量化后的數(shù)據(jù)由光纖經(jīng)光交換機(jī)傳至上位機(jī),。

        

                                                                                                    (過(guò)電壓實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖)


        設(shè)置采樣率250MSps,觸發(fā)采集長(zhǎng)度500ms,,預(yù)觸發(fā)長(zhǎng)度50ms,,得到波形:

        


        第一次放電脈沖局部放大圖: