500 kV电网过电压波形监测及暂态分量提取

针对目前500 kV电压等级电网过电压缺少有效监测手段的实际情况,本文介绍了一种基于电容式电压互感器内置无感电容单元形成分压器的过电压波形数据监测系统设计方案。监测系统采用ARM7 CPU处理器研制高速宽带电压监测装置,记录、存储和传输过电压波形数据。并基于实际工况设计了一种适合工程应用的暂态分量提取算法,即含暂态过程的原始波形与数值逼近得到的50 Hz工频电压拟合波形相减得到暂态分量时域波形。监测系统已于华东电网500 k V瓶窑站挂网长期运行,对记录获取的典型操作、雷电过电压波形进行暂态分量提取分析,结果表明该监测系统及分析技术在现场应用的可靠性和实用性。     

基于两级分压器的6～35kV系统过电压在线监测装置

为了获取6~35 kV中压电网暂态过电压的实际波形数据,设计了基于2级分压的过电压在线监测装置。该装置采用2级分压器作为电压传感器,其中第1级分压器采用分压比为1 000:1的低阻尼阻容串联分压,第2级分压器采用分压比为15:1的阻容串联分压,2者通过同轴电缆构成首末端匹配。通过在2级分压器的入口和出口分别加装瞬态电压抑制器可提高装置的安全性。通过电路理论和方波响应试验分析了分压器的设计原理和响应特性,通过增加接地线的表面积解决了在冲击高压下出现的波形振荡问题。通过硬件电路产生下降沿触发信号,利用软件判断下降沿达到触发水平时触发数据采集卡,极大地提高了触发可靠性。工频试验和标准雷电冲击试验表明,三相分压器的工频分压比和冲击分压比的最大误差小于6%;触发电压设置为54 kV,当过电压幅值超过触发阈值时,能够准确记录过电压波形,并且触发可靠。通过有无避雷器并联时的冲击电压试验表明,该装置能承受幅值为127.5 kV的负极性冲击过电压,无电磁兼容问题,并能够采集避雷器动作后的暂态过电压。     

基于电容式电压互感器的暂态过电压光学监测方法研究

电网暂态过电压威胁着电力设备的安全运行,监测暂态过电压对保证电网安全、可靠运行具有重要意义。提出一种基于电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer,CVT)的暂态过电压光学监测方法,通过在常规CVT的电容分压器低压端串入暂态监测电容,利用光学电压传感器(Optical Voltage Sensor,OVS)实现暂态过电压的监测。建立具备暂态电压监测功能的CVT的高频暂态电路模型,分析论证了利用电容C₃监测暂态电压的可行性。研制OVS样机,设计基于CVT的暂态过电压光学监测系统,并进行了暂态过电压试验,试验结果表明监测系统能满足对暂态过电压监测的需求,进一步论证了所提方案的有效性。     

500kV CVT内置低压电容C3测量过电压波形的试验研究

为验证基于内置低压电容C3电容式试验互感器(Capacitor Voltage Transformer,CVT)测量电力系统过电压波形的分压方式,即低压电容C3与高压电容C1和中压电容C2进行串联分压作为低压臂输出,基于无锡日新厂500kV CVT进行设备改造,串入了自制大容量无感电容单元(54μF)C3,分别进行了模拟工频过电压试验、操作冲击试验和雷电冲击试验.对采集获取的C3两端输出的数字电压波形信号进行了时、频域分析,以及分压比稳定性验证.试验和数据分析结果表明,串接自制大容量无感电容C3两端输出的电压波形光滑平稳,基本无过冲和振荡,分压比与设计值的相对偏差小于1％,即该分压方式适合用于超高压电网系统单次过电压波形的测量.     

利用母线CVT响应电流实现变电站雷电侵入波在线监测

介绍了110 kV以上变电站雷电侵入波在线监测的基本原理,以及高频下电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)回路电阻、电感、电容等值参数计算方法并通过仿真模型分析了等值参数计算误差对过电压监测的影响。提出了一种基于CVT响应电流的侵入波在线监测方法,以克服现有研究存在的不足。基于这种监测方法,开发了一种利用变电站母线CVT回路电流实现母线过电压监测的系统,通过该系统可以进行进线段侵入波电流和母线过电压的监测,实现变电站事故监测统计的自动化、智能化和信息化。最后通过电磁暂态程序(alternative transient program,ATP)仿真结果和现场运行中实测波形的对比,说明了监测系统可以持续有效运行。     

套管分压系统的过电压响应特性研究

研究了一种基于变压器套管末屏的过电压在线监测系统,使用电磁暂态软件ATP对其核心的套管电容分压系统进行了建模仿真。通过对模型阶跃波响应特性的仿真研究,并对比实验室实测的阶跃波响应结果,证实了仿真方法的有效性,为进行其他类型或其他电压等级套管类似系统的设计提供了有用的手段;此外通过对系统施加雷电和操作冲击电压波的仿真,得到其输出波形响应,验证了利用套管电容分压实现电网过电压在线监测的可行性。     

通过750 KV变压器套管末屏进行过电压监测的方法研究

针对西北750kV超高压电网所处特殊自然环境下易遭受过电压危害的特点,研究探索750kV电网过电压监测方法。根据变压器电容式套管结构原理,研制出系列750kV变压器套管末屏连接专用精密低压臂分压器,与套管电容组成测量过电压信号的冲击电压分压系统。分析研究了750kV变压器套管末屏频率响应特性,该系统可满足电网雷电冲击、操作冲击过电压现场测量的要求。论证了750kV电网采用变压器电容式套管末屏连接低压臂分压器进行过电压监测的可行性。     

通过750kV变压器套管末屏进行过电压监测的方法研究

针对西北750kV超高压电网所处特殊自然环境下易遭受过电压危害的特点,研究探索750kV电网过电压监测方法。根据变压器电容式套管结构原理,研制出系列750kV变压器套管末屏连接专用精密低压臂分压器,与套管电容组成测量过电压信号的冲击电压分压系统。分析研究了750kV变压器套管末屏频率响应特性,该系统可满足电网雷电冲击、操作冲击过电压现场测量的要求。论证了750kV电网采用变压器电容式套管末屏连接低压臂分压器进行过电压监测的可行性。     

基于反推算法的暂态过电压监测技术及其仿真验证

建立了基于监测系统传递函数、快速傅立叶变换(FFT)和逆变换(IFFT)的反推算法,实现了使用监测电压或电流信号反推暂态过电压波形信号,用于研制暂态过电压波形在线监测系统。针对标准及带振荡过冲的操作电压波形和雷电电压波形,建立不同分压方式的仿真模型以模拟实际工况下监测系统的传递函数,对反推算法进行了输入输出验证、传递函数验证和交叉验证。     

贵阳区域电网过电压在线监测研究

通过建立宽频带过电压分压取样系统和暂态过电压在线监测装置,开发了区域电网过电压在线监测系统,并将其应用于贵阳东部电网的两个变电站,实现了对变电站及所连接线路的过电压实时监测。监测数据表明,该系统既能准确快速捕捉、记录从工频过程到雷电冲击过程的过电压数据,又能满足节省存储空间的要求。将实测结果与仿真结果比较,验证了该系统的有效性。