快速暂态过电压(VFTO)测量

        SF6气体绝缘封闭式组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS自从1965手册投入运行以来,以其不受环境条件的影响、运行可靠、维护工足量小等优点,愈来愈多低应用于电力系统中。目前国内GIS运行电压等级有126kV252kV363kV550V800kV,国外GIS已广泛应用到72.5~800kV电压等级的电力系统中。

        随着电网运行电压等级的提高和GIS广泛使用,其运行质量问题也日益显露出来,特别是对于330kV及以上电压等级的GIS其内部操作产生快速暂态过电压(Very Fast Transient Over-voltage,VFTO)问题也越来越突出。GIS直接连接的设备(电缆出现、变压器等,特别是对于变压器等绕组式设备的匝间绝缘)造成不良影响,例如有VFTO引起的变压器纵绝缘损坏,甚至击穿的例子国内外均有多次报道。它也会在GIS外壳与外部引线连接处产生暂态壳体电位(transient enclosure voltageTEV,引起二次设备绝缘和人身安全问题,并对测量控制设备产生电磁干扰,造成二次设备的误动作。与AIS相比GIS故障的修复时间更长,工艺更为复杂,维修费用更高,一旦出现故障,将严重影响电力系统的供电可靠性,因此,VFTO成为国内外学者验证的热点问题之一。

        在电力互感器的生产、检测和运行中,都VFTO的产生、特性、危害和预防问题,为了解决变电站运行中的VFTO测量及预防,为了在电力互感器生产中检测VFTO以及对VFTO的实时仿真需要构建特快暂态过电压(VFTO)测量平台。

l 刚需

        暂态过电压具有上升时间极短(3~100ns幅值较高(最高可达3pu多次连续脉冲大带宽的特点,对测量系统提出较高的要求。

l 痛点

        极短的上升时间要求采集卡模拟带宽足够,一般至少100MHz(-3dB)以上。采集脉冲信号一般要求直流耦合(DC

        暂态过电压具有多次连续脉冲串的特点,要求采集卡支持通道触发功能,并且有足够快的re-arm时间保证不丢脉冲信号。

        此外,更重要的是人们为了抓取脉冲形成之前的信号状态,要求采集卡支持超长预触发>16MS能力。目前市面上很难找到一款即能采集连续多脉冲,又支持超长预触发的采集卡。

        暂态过电压GIS外壳与外部引线连接处产生暂态壳体电位二次设备和人身安全都造成了潜在威胁VFTO还会产生较强的电磁干扰,其他设备正常运行造成威胁。传统的采集卡在这种情况下很难胜任,用户不得不增加额外的措施确保采集卡能正常工作。增加用户的工作量、难度以及解决方案的成本复杂度

l 我们的优势

        我们NBi-68xx嵌入式的脱离计算机的产品,针对上述痛点做了专门的设计,完美的支持这一测试场景用户可将NBi-68xx放置非常靠近GIS位置,近距离连接分压器不用担心TEV和电磁干扰影响。采集到的数据经光纤传输到远端的控制室或者云端,操作人员其他设备完全没有威胁。脱离计算机的产品也为用户降低了测量成本。

        利用NBi-68xx用户可以方便的组网,实现VFTO测量大数据云平台。采集的数据实时上传云端,形成测量报告通过算法可实现自动报警功能。


        下图为实验室模拟过电压测试环境。NBi-6825放置在等电位箱体内,敞开放置。高压放电经高压衰减器接入,NBi-6825设置为高阻输入,采用电池供电。量化后的数据由光纤经光交换机传至上位机。

        

                                                                                                    (过电压实验实物图)


        设置采样率250MSps,触发采集长度500ms,预触发长度50ms,得到波形:

        


        第一次放电脉冲局部放大图: