發布日期：2022-04-26 點擊率：966
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
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