暂态过电压检测及记录系统

电力系统变电设备随时都会受到雷击过电压及操作过电压的侵袭，当变电站处于雷雨区或出线较多时，雷击过电压会随线路入侵，当系统进行切空载线路和变压器等操作时会产生内部过电压，系统出现接地故障时会产生弧光过电压。这些过电压幅值都非常高（系统电压的2～5倍）。当变电站保护系统配置不当或避雷器有缺陷时，雷电入侵或操作过电压暂态波形幅值会相当高，就会对一次变电设备造成危害，并且变电设备（如PT、CT变压器等）在长期运行中，由于绝缘油变质，纸绝缘受潮老化等，绝缘水平会大大降低，在较大过电压作用下，这些设备会进一步劣化，造成设备缺陷，在较高的过电压作用下会形成绝缘击穿，在工频作用下甚至可能会出现爆炸事故。因此，这些暂态过电压对电力设备危害很大。

由于雷击及操作过电压产生的波形是一种速度很快的过电压波，持续时间在40μs～2000μs之间，频率从几十Hz到几百KHz，目前电力系统安装的常规保护记录装置（如故障录波器等）是从电压互感器获取过电压信号，只能记录工频的过电压信息，测量精度和频率响应差，对很多高频过电压不能监测。当设备受到暂态过电压损害后，系统没有相关的记录数据，缺少对设备损害的准确判断依据。为了实现正确的绝缘配置，防止雷击过电压及操作过电压等暂态波形对电力运行设备的损害，或把损害程度减到最小，建立暂态过电压响应监测系统是很必要的，使工程师能够对系统过电压损害状况、避雷器保护水平及残压是否有效等情况有清晰的数据资料。

◆ 在线监测变电设备中各相线路中的暂态过电压，实时自动记录每次暂态过电压波形数据；

◆ 能够按照事先设定的触发记录条件对暂态过电压波形数据自动记录和监测；

◆ 每次记录的数据自动形成过电压数据文件，标明记录开始到结束的时间，并自动保存到计算机硬盘相应位置供进一步分析研究用；

◆ 各相线路中的暂态过电压波形要求同步无相差记录；

◆ 线路中任意一相上的电压出现异常都能够自动启动全部通道进行采集记录；

◆ 每次能够记录暂态过电压事故前后20个工频周期内的数据波形，其中包括至少2个工频周期的事故发生前的正常数据波形，满足暂态过电压分析的需要；

◆ 系统需要具有完善的网络通信功能，不但能够通过远端计算机终端控制系统运行，也能通过网络将现场采集数据送至运行管理部门。

◆ 本系统提供12～16个高速同步测量通道，可同时监测系统母线的各相暂态过电压波形数据；

◆ 每通道的采样频率最高为20MHz/s（一般设为5MSps），A/D分辨率为12Bit；

◆ 每通道缓存最高可达16M字节（8M采样点），一次过电压触发能记录2个工频周期的系统正常电压波形、18个工频周期时间的暂态过电压波形，记录时间为0.5秒；

◆ 能够随时监测各相过电压的发生过程，自动采集记录每次过电压事件，并自动存储至硬盘，每次过电压记录自动依次生成一个文件名，均含波形、记录时间等数据，无须人工干预；

◆ 具有完善的通信功能，能够通过远端计算机终端控制系统运行，也能远距离将现场采集数据送至运行管理部门；

◆ 采集装置存储容量：采集数据记录到系统硬盘中，仅受硬盘剩余空间大小限制；

◆ 启动条件：大于额定相电压的1.5～3倍，适应110～220千伏、330～500千伏及特高压电力系统的暂态过电压监测；

◆ 本系统设计了预触发功能（负延时），能够观察到过电压发生前的波形是在工频电压的什么相位开始的。为了保证数据的同步性，数据采集卡设定为任意通道内触发机制，只要任何一相有过电压信号，就启动全部数据采集通道同步采样，保证了每个通道的相位一致性。

◆ 暂态过电压监测及记录系统结构框图如下图所示：

◆ 系统结构说明：

如图所示，来自母线上的各相电压经分压器转换后进入我公司PCI-20612高速数据采集系统模拟输入端，各卡之间通过同步扩展总线保证多通道并行同步触发记录。系统各通道设置为信号连续触发、自动存盘模式。当系统内没有暂态过电压信号产生时，采集系统不会记录数据，当暂态过电压信号产生时，系统自动启动采集，将整个暂态过程记录下来并存储到设定好的硬盘目录下，文件名自动依次增加，数据存储完毕后，系统自动进入下一次等待触发状态。

本系统除在现场可以通过键盘、鼠标、显示器等操作外，还可以通过TCP/IP以太网接口，在TopView.net网络化虚拟仪器软件的管理下用远端的上位机进行控制，也可以将采集的数据通过网络传输至上位机存储、处理、分析、打印等等，非常方便。同时，自动化的采集存储机制可以使系统在无人职守的情况下正常工作。

◆ TopView2000虚拟仪器应用软件：

TDEC数据采集产品配套虚拟仪器应用软件，提供硬件智能识别、控制采集、工程标定、多通道波形显示、波形参数自动计算、数据处理、存盘、打印及通讯功能；测试报告自动生成；自动校准，自动检测报警；所有数据和图形可以直接发送到word中供用户自行编辑；具备全中文在线帮助，操作直观、便捷；支持WIN98/2K/XP操作系统。

◆ TEDC API二次开发编程接口软件包及动态链接库：

配套的TDEC API二次开发编程接口及动态链接库采用标准C++语言编写，运行于Windows98/2000/XP操作系统，支持多种开发平台，可以用Microsoft Visual C++、Borland C++、LabWindows/CVI、LabView、Pascal以及Delphi进行二次开发，接口清晰、简化，并附有详细的开发说明和例程，使用户轻松实现二次开发。

◆ 工业计算机硬件平台，可上机架，支持TCP/IP网络数据传输及远程控制

◆ PCI-20612数据采集卡

◆ 并行采集通道数：12～16CH

◆ 每通道最高采样率：20MSps，向下可程控分18档

◆ 分辨率：12Bit

◆ 每通道缓存深度：8～16M字节

◆ 每通道量程：±100mV～±20V，八档程控

◆ 通道带宽：0～5MHz

◆ 触发方式：内触发、外触发、手动触发多种模式

该系统主要应用于电力系统暂态过电压等异常情况的在线监测，采用多通道高速同步采集、自动记录、存储、自动显示各相电压参数等技术，是一套集成了工业控制计算机、高速数据采集电路为核心的电力系统暂态过电压在线实时记录装置，非常适合电力系统变电站监测、电力设备绝缘性能试验、雷击灾害预防等方面的应用，成熟的产品和技术保证了该系统的稳定性、可靠性、实用性都很高，目前已在电力系统安全性检测中发挥了越来越重要的作用，得到了用户的认同。