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过电压在线监控装置
[ 来源:   发布日期:2014-01-07 10:38:31  责任编辑:成都星宇节能技术股份有限公司  浏览次 ]

产品编号:
8810335716
产品名称:
过电压在线监控装置
规  格:
产品备注:
产品类别:
自动化产品
 
    产 品 说 明 

 

随着社会经济的迅速发展,对电网运行的安全性和可靠性提出了更高的要求。
运行经验表明,在10KV110KV电力系统中,经常发生一些不明原因的异常现象,如短路、跳闸、高压熔丝熔断、电压互感器烧损、设备损坏甚至出现与避雷器并列运行的设备损坏等,特别在雷雨季节发生更频繁。例如雷雨季节中变压器虽在各级避雷器(该避雷器事后进行试验正常)的保护下却莫名其妙的损坏。为了掌握发生异常现象的规律和依据,有效分析异常原因,必须对运行系统中出现的过电压的捕捉和分析。
对于电力系统过电压的监测,现有的故障录波器由于频率响应不够,很难监测到很多过电压发生的真实情况。因此,成都星宇节能技术股份有限公司自主研发了高性能的过电压在线监测装置,实现过电压发生时,能完整准确地记录过电压的实际变化过程,并保存过电压的波形和数据,为科研及运行人员分析事故原因提供可靠依据。
二、系统结构
过电压在线监测系统在三相母线上每相分别安装一只分压器,从分压器低压臂得到的电压信号通过同轴电缆传输到过电压在线监测装置。过电压在线监测装置接收到触发信号后进行模数转换并将波形数据存入CF卡,最后通过光纤通道上传到后台系统进行存储和分析。其系统结构图如下:

过电压在线监测系统示意图
2.1高压分压器:

高压分压器采用阻容式结构,其标准符合国家标准GB/T4704-92,是高低压变换装置,通过它连接一次系统和二次装置,耐短时冲击电压不小于电网额定电压的10倍,其线性范围不小于5-6倍的额定运行电压。高压分压器要将高压侧输入端的50Hz---20MHz的信号不失真地传输到低压输出侧,要求分压器要有良好的频带宽度,而一般电压互感器不具备这样的技术特性。国内的高压分压器最多做到0-1MHZ响应带宽,响应周期为1μs。针对1.2/50 μs雷电波,波头时间1.2μs,而国内1μs的响应周期,最多传输1个采样点导致信号失真,无法真实捕捉雷电波形。而本系统采用国外最新技术的高压分压器,0-7MHZ的响应带宽,响应周期达0.14μs。针对1.2/50 μs雷电波,最多传输8个采样点保证信号不失真,足以捕捉任何类型的过电压波形。
2.2高频同轴电缆

用高频同轴电缆作为从分压器到过电压在线监测装置的连接信号线,避免了信号的频率失真和幅度失真。其高频特性阻抗为50Ω,通频带为0-1000MHz,其长度不大于150米。
2.3过电压在线监测装置

过电压在线监测装置是一套嵌入式微电脑智能化仪器。它具备高速连续采样、连续存储、大容量记录、波形再现、数据通讯、数据联网等功能。采样频率设定为10MHz。可监测所有内部、外部过电压。启动门槛为1.5倍额定电压(此值可设定)。数据存储格式为国际通用的电力系统暂态数据交换格式,可记录故障前1/2周波,过压存故障13个周波,平均每个周波能采集1020万个数据,可存储2000 个过电压记录文件。
三、系统功能特点
高的采样频率:实时采样频率可达20 MHz。采样频率从1000Hz到20 MHz范围内可以设定。 
10 MHz采样频率下可记录过电压前后共400ms波形,前后记录时间可以设定;在1 MHz采样频率下,可记录8s(400个工频周期)波形;记录周期数,可随采样频率降低倍数成比例增长。 
具备多个同步采样通道,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。 
电压事件启动:可在波形的峰值或波形上升时间改变等条件下,启动一次记录。 
同时满足在线监测与现场试验要求。 
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:0~7MHZ的模拟输入带宽。 
采集全过程可对采样频率、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。 
通过电磁兼容试验与环境耐受试验。 
四、装置技术指标 
采样频率:最高实时采样率可达20 MHz。采样频率从1000Hz到20 MHz范围内可以设定。 
采样精度:12位 A/D 
测量误差:对于上升时间1μs波形,脉冲幅值误差<5%,时间长度误差<5%。 
记录时间长度:10 MHz采样频率下可记录过电压前后共800ms波形,前后记录时间可
设定;在1MHz采样频率下,可记录8s(400个工频周期)波形据;记录周期数,可随采样频率降低倍数成比例增长。 
记录容量:CF卡容量最大可达16GB,可保存至少2560次采样频率为5MHz、记录长度为10周波的过电压波形非压缩数据.
对时接口:1路RS-485差分接口的IRIG-B(DC),支持IEEE 1588 V2。
电源电压:AC 220V。 
工作温度:-25℃~+55℃,相对湿度:0% ~95%(不结霜)。
五、典型案例
5.1雷电过电压

图5.1直击雷过电压波形
图5.1是某220kV变电站采集到的一组直击雷过电压波形,过电压发生前三相基本稳定,雷击后,三相波头部分有明显的向上尖峰,上升时间约为6微妙,其中波头A相陡度最大,为156kV/μs。A相过电压倍数为5,B相为4,C相为2.3,此次雷击应该是A相线路受雷击,其它两相受到感应,故波形形状相似。在雷击过后,电压波形有小幅度震荡,很快电压就恢复了正常。该变电站的保护保护设备避雷器处于正常状态,能迅速地把雷电过电压降低到工频附近。
5.2工频过电压

图5.2 工频过电压波形图
图5.2是某110kV变电站采集到的一组工频过电压,从图中可以看出三相工频电压相序基本保持不变,三相电压包络线趋于正常,最大过电压倍数为1.5倍。三相同时小幅低频振荡,在此后的一段时间内出现了多次工频过电压升高现象。
5.3谐振过电压

图5.3a谐振过电压波形图

图5.3b A相谐波分析图
图5.3a是某110kV变电站采集到的一组过电压,由历史数据得知这次谐振过电压共持续了大约50多分钟,是一组典型的谐振过电压。如图5.3b所示,A相频谱,2、3、4、5、6、7、9、10有明显的尖峰,其中4、5倍频较其它幅值更大,其它两相相似。由图可看出,时域波形变形,A相幅值0.625倍,其它两相1.6倍左右,接近线电压。这组过电压发生前状况未触发仪器记录。
5.4 单相接地过电压

图5.4 单相接地过电压波形图
图5.4是某110kV变电站采集到的一组过电压,是一组很明显的单相接地事故。很明显B相接地,A、C两相升高至线电压1.85倍附近,这次过电压共持续了大约20分钟。 

 

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