關(guān)鍵詞：
VFTO
智能測(cè)量
現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
摘要：在電力互感器生產(chǎn)、檢測(cè)和運(yùn)行中，都會(huì)迂到特快速瞬態(tài)過電壓（very fast transient over voltage，VFTO）的問題；本文首先介紹《VFTO智能測(cè)量平臺(tái)》總體架構(gòu)，然后描述《VFTO智能測(cè)量平臺(tái)》的智能測(cè)量摸塊，最后給出《VFTO智能測(cè)量平臺(tái)》現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 。
1 VFTO智能測(cè)量平臺(tái)背景與設(shè)計(jì)原則
隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)不斷升高，GIS的應(yīng)用越來越廣泛。GIS可以減小開關(guān)等設(shè)備的體積，使設(shè)備的電感減小，但當(dāng)隔離開關(guān)操作時(shí)，因觸頭間擊穿和多次重燃，會(huì)形成一種特快速瞬態(tài)過電壓（very fast transient over voltage，VFTO），這種瞬態(tài)過電壓具有上升時(shí)間極短（3~100ns）而幅值較高（最高可達(dá)3pu）和多次連續(xù)脈沖的特點(diǎn)。VFTO會(huì)對(duì)GIS及其聯(lián)接的繞組設(shè)備的（如變壓器，互感器）絕緣有重要影響；同時(shí)，它也會(huì)在GIS外殼與外部引線連接處產(chǎn)生瞬態(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。
電力互感器是一種用于傳遞信息給測(cè)量儀器、儀表、繼電保護(hù)和控制裝置的特殊變壓器，是一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)單元，其一次繞組接入電網(wǎng)，二次繞組分別與測(cè)量儀表、保護(hù)裝置等相互連接。所以，當(dāng)GIS中隔離開關(guān)操作產(chǎn)生VFTO時(shí)，互感器會(huì)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(shè)備故障或者損壞，影響電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。
在電力互感器的生產(chǎn)、檢測(cè)和運(yùn)行中，都迂到VFTO的的產(chǎn)生、特性、危害和預(yù)防問題，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的的實(shí)時(shí)仿真；需要構(gòu)建特快瞬態(tài)過電壓(VFTO)智能測(cè)量平臺(tái)。
2003年，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行VFTO的產(chǎn)生、控制、測(cè)量和傳遞的實(shí)驗(yàn)工作；并完成電力互感器傳遞過電壓測(cè)量檢測(cè)項(xiàng)目。2013年，構(gòu)建基于Lab VIEW8.6的毫微秒沖擊高電壓發(fā)生器的設(shè)計(jì)平臺(tái)；2014年升級(jí)為基于lab VIEW8.6的特快瞬態(tài)過電壓智能測(cè)量平臺(tái)（以下簡稱《VFTO智能測(cè)量平臺(tái)》）。
《VFTO智能測(cè)量平臺(tái)》的設(shè)計(jì)原則是滿足下列要求：
1) 電力互感器的傳遞過電壓測(cè)量試驗(yàn)儀和檢測(cè)；
2) 特快速瞬態(tài)過電壓（VFTO）傳遞特性的研究；
3) 智能化變電站 VFTO實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
2 VFTO智能測(cè)量平臺(tái)總體架構(gòu)
VFTO智能測(cè)量平臺(tái)總體架構(gòu)如圖1所示。
圖1 VFTO智能測(cè)量平臺(tái)總體架構(gòu)
智能測(cè)量平臺(tái)基本配置：采集卡NI-PCL5114(A1) 和采集卡NI-PCL5152(A2) 裝入工控機(jī)(A7)內(nèi)，用來測(cè)量互感器（A6、A7）的VFTO傳遞特性；互感器（A6、A7）由工廠(A9) 生產(chǎn)，運(yùn)行于變電站(A10) 。由直流電源(A2) 、數(shù)字I/O NI-PCL6501(A3) 和干簧繼電器(A4) 組成VFTO的波形發(fā)生器。
智能測(cè)量模塊分為采集與控制、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、智能分析處理和測(cè)量網(wǎng)絡(luò)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(fā)生器的控制前面板。
B4和B5—實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)處理和波形參數(shù)計(jì)祘前面板。
B6、B7、 B8和B9— 進(jìn)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(lián)智能終端。
3 VFTO智能測(cè)量摸塊
VFTO智能測(cè)量模塊分為采集與控制、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、智能分析處理和工業(yè)互聯(lián)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(dòng)獲取波形并保存、顯示測(cè)量結(jié)和波形處理如圖2-5所示。
圖2 采集卡NI-PCL5152的數(shù)字采集系統(tǒng)的前面板
圖3 NI-PCL5152采集的波形
圖4 采集卡NI-PCL5114的數(shù)字采集系統(tǒng)的前面板
圖5 NI-PCL5114的采集的波形
采集卡 NI-PCL5114的數(shù)字采集系統(tǒng)和采集卡NI-PCL5152的數(shù)字采集系統(tǒng)的不同僅在時(shí)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(shù)字I/O NI-PCL6501 的控制器的功能
數(shù)字I/O NI-PCL6501 的控制器的功能：測(cè)量次數(shù)、電壓調(diào)節(jié)、自動(dòng)觸發(fā)和升壓過過程如圖6所示。
圖6 數(shù)字I/O NI-PCL6501的控制器的前面板
3.2 VFTO試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
VFTO試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量的結(jié)果和不確定度計(jì)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(yàn)數(shù)據(jù)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(shí)現(xiàn)；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(shí)側(cè)波形，而藍(lán)線為標(biāo)準(zhǔn)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(duì)同一臺(tái)互感器傳遞過電壓特性統(tǒng)計(jì)分析，110kV GIS電壓互感器的傳遞系數(shù)過電壓波形見圖10。
圖10 110kV GIS PT的傳遞系數(shù)過電壓波形
四．VFTO智能測(cè)量平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
4.1 110kV GIS用電壓互感器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片和試驗(yàn)波形
110kV GIS用電壓互感器試驗(yàn)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)(圖11a)和結(jié)果如下：分別對(duì)二次繞組1an、2an和dan進(jìn)行傳遞過電壓測(cè)量；其值為0.8kV、1.1kV和1.4kV；其波形如圖11b。
a現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍圖片 b試驗(yàn)波形 黑線—1an 紅線—2an 緑線—dan
圖11 110kV GIS用電壓互感器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片和試驗(yàn)波形
4.2 110kV CVT電壓互感器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片和試驗(yàn)波形
110kV CVT電壓互感器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖12。
圖12 110kV CVT用電壓互感器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片
利用移動(dòng)式傳遞過電壓測(cè)量裝置對(duì)110kV電容式電壓互感器進(jìn)行傳遞過電壓測(cè)量，分別進(jìn)行了單次測(cè)量和十次測(cè)量，波形如圖13和圖14。從圖13中可以看出單次測(cè)量的B沖擊波，無論波形特征，波前時(shí)間，波尾時(shí)間均符合GB 20840.1-2010要求，測(cè)得二次傳遞過電壓小于標(biāo)準(zhǔn)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(cè)量得到的二次傳遞過電壓值，可以看出十次產(chǎn)生的A類沖擊波幅值在100-300V之間，波前時(shí)間在0.4到0.6 us（T1）之間，波尾時(shí)間大于50 us（T2）。十次重復(fù)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度小于2%。
圖13 CVT傳遞過電壓單次測(cè)量
圖14 CVT傳遞過電壓十次測(cè)量
4.3 110kV PT電壓互感器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片和試驗(yàn)波形
利用集木式傳遞過電壓測(cè)量裝置對(duì)110kVPT電壓互感器進(jìn)行傳遞過電壓測(cè)量；其110kV PT電壓互感器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片和試驗(yàn)波形如圖15所示
a現(xiàn)場(chǎng)圖片 b試驗(yàn)波形
圖11 110kV PT電壓互感器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片和試驗(yàn)波形
4.4 750kV CVT用電壓互感器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片和試驗(yàn)波形
利用改裝的雷電沖擊試驗(yàn)裝置對(duì)750Kv CVT電壓互感器進(jìn)行傳遞過電壓測(cè)量；其750kV CVT電壓互感器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片和試驗(yàn)波形如圖15所示
a現(xiàn)場(chǎng)圖片 b試驗(yàn)波形
圖11 750kV CVT用電壓互感器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片和試驗(yàn)波形
作者：王彥金
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