暫態(tài)過電壓檢測(cè)及記錄系統(tǒng)

電力系統(tǒng)變電設(shè)備隨時(shí)都會(huì)受到雷擊過電壓及操作過電壓的侵襲，當(dāng)變電站處于雷雨區(qū)或出線較多時(shí)，雷擊過電壓會(huì)隨線路入侵，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行切空載線路和變壓器等操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部過電壓，系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)會(huì)產(chǎn)生弧光過電壓。這些過電壓幅值都非常高（系統(tǒng)電壓的2～5倍）。當(dāng)變電站保護(hù)系統(tǒng)配置不當(dāng)或避雷器有缺陷時(shí)，雷電入侵或操作過電壓暫態(tài)波形幅值會(huì)相當(dāng)高，就會(huì)對(duì)一次變電設(shè)備造成危害，并且變電設(shè)備（如PT、CT變壓器等）在長(zhǎng)期運(yùn)行中，由于絕緣油變質(zhì)，紙絕緣受潮老化等，絕緣水平會(huì)大大降低，在較大過電壓作用下，這些設(shè)備會(huì)進(jìn)一步劣化，造成設(shè)備缺陷，在較高的過電壓作用下會(huì)形成絕緣擊穿，在工頻作用下甚至可能會(huì)出現(xiàn)爆炸事故。因此，這些暫態(tài)過電壓對(duì)電力設(shè)備危害很大。

由于雷擊及操作過電壓產(chǎn)生的波形是一種速度很快的過電壓波，持續(xù)時(shí)間在40μs～2000μs之間，頻率從幾十Hz到幾百KHz，目前電力系統(tǒng)安裝的常規(guī)保護(hù)記錄裝置（如故障錄波器等）是從電壓互感器獲取過電壓信號(hào)，只能記錄工頻的過電壓信息，測(cè)量精度和頻率響應(yīng)差，對(duì)很多高頻過電壓不能監(jiān)測(cè)。當(dāng)設(shè)備受到暫態(tài)過電壓損害后，系統(tǒng)沒有相關(guān)的記錄數(shù)據(jù)，缺少對(duì)設(shè)備損害的準(zhǔn)確判斷依據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)正確的絕緣配置，防止雷擊過電壓及操作過電壓等暫態(tài)波形對(duì)電力運(yùn)行設(shè)備的損害，或把損害程度減到最小，建立暫態(tài)過電壓響應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是很必要的，使工程師能夠?qū)ο到y(tǒng)過電壓損害狀況、避雷器保護(hù)水平及殘壓是否有效等情況有清晰的數(shù)據(jù)資料。

◆ 在線監(jiān)測(cè)變電設(shè)備中各相線路中的暫態(tài)過電壓，實(shí)時(shí)自動(dòng)記錄每次暫態(tài)過電壓波形數(shù)據(jù)；

◆ 能夠按照事先設(shè)定的觸發(fā)記錄條件對(duì)暫態(tài)過電壓波形數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄和監(jiān)測(cè)；

◆ 每次記錄的數(shù)據(jù)自動(dòng)形成過電壓數(shù)據(jù)文件，標(biāo)明記錄開始到結(jié)束的時(shí)間，并自動(dòng)保存到計(jì)算機(jī)硬盤相應(yīng)位置供進(jìn)一步分析研究用；

◆ 各相線路中的暫態(tài)過電壓波形要求同步無(wú)相差記錄；

◆ 線路中任意一相上的電壓出現(xiàn)異常都能夠自動(dòng)啟動(dòng)全部通道進(jìn)行采集記錄；

◆ 每次能夠記錄暫態(tài)過電壓事故前后20個(gè)工頻周期內(nèi)的數(shù)據(jù)波形，其中包括至少2個(gè)工頻周期的事故發(fā)生前的正常數(shù)據(jù)波形，滿足暫態(tài)過電壓分析的需要；

◆ 系統(tǒng)需要具有完善的網(wǎng)絡(luò)通信功能，不但能夠通過遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)終端控制系統(tǒng)運(yùn)行，也能通過網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)送至運(yùn)行管理部門。

◆ 本系統(tǒng)提供12～16個(gè)高速同步測(cè)量通道，可同時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)母線的各相暫態(tài)過電壓波形數(shù)據(jù)；

◆ 每通道的采樣頻率最高為20MHz/s（一般設(shè)為5MSps），A/D分辨率為12Bit；

◆ 每通道緩存最高可達(dá)16M字節(jié)（8M采樣點(diǎn)），一次過電壓觸發(fā)能記錄2個(gè)工頻周期的系統(tǒng)正常電壓波形、18個(gè)工頻周期時(shí)間的暫態(tài)過電壓波形，記錄時(shí)間為0.5秒；

◆ 能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)各相過電壓的發(fā)生過程，自動(dòng)采集記錄每次過電壓事件，并自動(dòng)存儲(chǔ)至硬盤，每次過電壓記錄自動(dòng)依次生成一個(gè)文件名，均含波形、記錄時(shí)間等數(shù)據(jù)，無(wú)須人工干預(yù)；

◆ 具有完善的通信功能，能夠通過遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)終端控制系統(tǒng)運(yùn)行，也能遠(yuǎn)距離將現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)送至運(yùn)行管理部門；

◆ 采集裝置存儲(chǔ)容量：采集數(shù)據(jù)記錄到系統(tǒng)硬盤中，僅受硬盤剩余空間大小限制；

◆ 啟動(dòng)條件：大于額定相電壓的1.5～3倍，適應(yīng)110～220千伏、330～500千伏及特高壓電力系統(tǒng)的暫態(tài)過電壓監(jiān)測(cè)；

◆ 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了預(yù)觸發(fā)功能（負(fù)延時(shí)），能夠觀察到過電壓發(fā)生前的波形是在工頻電壓的什么相位開始的。為了保證數(shù)據(jù)的同步性，數(shù)據(jù)采集卡設(shè)定為任意通道內(nèi)觸發(fā)機(jī)制，只要任何一相有過電壓信號(hào)，就啟動(dòng)全部數(shù)據(jù)采集通道同步采樣，保證了每個(gè)通道的相位一致性。

◆ 暫態(tài)過電壓監(jiān)測(cè)及記錄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：

◆ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說(shuō)明：

如圖所示，來(lái)自母線上的各相電壓經(jīng)分壓器轉(zhuǎn)換后進(jìn)入我公司PCI-20612高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模擬輸入端，各卡之間通過同步擴(kuò)展總線保證多通道并行同步觸發(fā)記錄。系統(tǒng)各通道設(shè)置為信號(hào)連續(xù)觸發(fā)、自動(dòng)存盤模式。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)沒有暫態(tài)過電壓信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，采集系統(tǒng)不會(huì)記錄數(shù)據(jù)，當(dāng)暫態(tài)過電壓信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)采集，將整個(gè)暫態(tài)過程記錄下來(lái)并存儲(chǔ)到設(shè)定好的硬盤目錄下，文件名自動(dòng)依次增加，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入下一次等待觸發(fā)狀態(tài)。

本系統(tǒng)除在現(xiàn)場(chǎng)可以通過鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器等操作外，還可以通過TCP/IP以太網(wǎng)接口，在TopView.net網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器軟件的管理下用遠(yuǎn)端的上位機(jī)進(jìn)行控制，也可以將采集的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位機(jī)存儲(chǔ)、處理、分析、打印等等，非常方便。同時(shí)，自動(dòng)化的采集存儲(chǔ)機(jī)制可以使系統(tǒng)在無(wú)人職守的情況下正常工作。

◆ TopView2000虛擬儀器應(yīng)用軟件：

TDEC數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品配套虛擬儀器應(yīng)用軟件，提供硬件智能識(shí)別、控制采集、工程標(biāo)定、多通道波形顯示、波形參數(shù)自動(dòng)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、存盤、打印及通訊功能；測(cè)試報(bào)告自動(dòng)生成；自動(dòng)校準(zhǔn)，自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警；所有數(shù)據(jù)和圖形可以直接發(fā)送到word中供用戶自行編輯；具備全中文在線幫助，操作直觀、便捷；支持WIN98/2K/XP操作系統(tǒng)。

◆ TEDC API二次開發(fā)編程接口軟件包及動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)：

配套的TDEC API二次開發(fā)編程接口及動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)采用標(biāo)準(zhǔn)C++語(yǔ)言編寫，運(yùn)行于Windows98/2000/XP操作系統(tǒng)，支持多種開發(fā)平臺(tái)，可以用Microsoft Visual C++、Borland C++、LabWindows/CVI、LabView、Pascal以及Delphi進(jìn)行二次開發(fā)，接口清晰、簡(jiǎn)化，并附有詳細(xì)的開發(fā)說(shuō)明和例程，使用戶輕松實(shí)現(xiàn)二次開發(fā)。

◆ 工業(yè)計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)，可上機(jī)架，支持TCP/IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸及遠(yuǎn)程控制

◆ PCI-20612數(shù)據(jù)采集卡

◆ 并行采集通道數(shù)：12～16CH

◆ 每通道最高采樣率：20MSps，向下可程控分18檔

◆ 分辨率：12Bit

◆ 每通道緩存深度：8～16M字節(jié)

◆ 每通道量程：±100mV～±20V，八檔程控

◆ 通道帶寬：0～5MHz

◆ 觸發(fā)方式：內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)、手動(dòng)觸發(fā)多種模式

該系統(tǒng)主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)暫態(tài)過電壓等異常情況的在線監(jiān)測(cè)，采用多通道高速同步采集、自動(dòng)記錄、存儲(chǔ)、自動(dòng)顯示各相電壓參數(shù)等技術(shù)，是一套集成了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、高速數(shù)據(jù)采集電路為核心的電力系統(tǒng)暫態(tài)過電壓在線實(shí)時(shí)記錄裝置，非常適合電力系統(tǒng)變電站監(jiān)測(cè)、電力設(shè)備絕緣性能試驗(yàn)、雷擊災(zāi)害預(yù)防等方面的應(yīng)用，成熟的產(chǎn)品和技術(shù)保證了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、實(shí)用性都很高，目前已在電力系統(tǒng)安全性檢測(cè)中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，得到了用戶的認(rèn)同。