浅谈110kV变电站过电压在线监测系统

浅谈110kV变电站过电压在线监测系统

【摘要】变压器在整个电力系统中发护着巨大作用，但随着用电量的逐步扩大，不确定因素增多，再加上受其他因素影响，变压器在运行过程中难免会出现某些故障。过电压现象较为普遍，阻碍了系统的正常运行，对电网的安全构成威胁。为此必须采取相应的对策，建立在线监测系统能够及时获得过电压信息，从而做好防御对策。

【关键词】110kV；变电站；过电压；在线检测系统

引言

电是当前最不可缺少的资源之一，各类生产都与其密不可分。然而电网在实际运行中，常伴随着各种各样的故障，经实践分析发现，这些故障多是由过电压引起的。过电压即是指某阶段的电压出现异常，超过了额定电压，通常可分为外过电压和内过电压两种。电力系统中虽然设置有故障录波器，但由于其自身条件有限，难以准确把握过电压产生的过程，也就无法进行准确分析。最基本的工作是获取过压信息，因此必须建立一套完整系统的监测体系。

1 过电压及形成

过电压现象深深影响着电力系统的运行状态，可将其分为两种，一是外过电压，二是内过电压。

1.1 外部过电压

外部过电压通常是指雷电过电压，多由雷云对地放电造成，其持续时间短，但电压高、破坏性强。其形式可分为两种，一是直击雷过电压，指的是雷电直接击中电力系统中的某些设备，从而引起的过电压。当地上处于正常运行状态的接地导体被雷电击中后，电位会随之增高，又反过来对带电导体进行放电。直击雷过电压非常强大，高达上百万伏，对相关设备的绝缘危害极大，不利于电力系统的正常运行。二是感应雷过电压，指的是未直接遭到雷击的设备受遭到直接雷击的设备于放电时引起的电磁场变化的影响而感应到的电压。

1.2 内部过电压

内部过电压通常是指电力系统内部因诸多原因出现故障引起的过电压，电压值通常不会很高，但具有持久性，也对系统设施造成了巨大损害。引起内部过电压的原因呈多样化，包括设备质量不符标准、操作不当等。内部过电压通常可分为三大类，一是暂时过电压，是指系统在短路之后达到暂时稳定状态时的过电压；二是谐振过电压，指系统内部的一些储能部件在某些接线方式下与电源频率发生谐振形成的过电压；三是操作过电压，指突然短路之后造成的衰减较快而持续时间短的过电压。

2 110kV变电站过电压在线监测系统

通过以上分析可知，要想解决过电压的问题，应在第一时间内获取详细的数据资料，对其仔细分析整理，才能找准引起过电压的具体原因，从而采取相对应的对策，根据出现的故障能够总结一些经验和规律，做好防护工作，减少损失。

目前运用比较广泛的过电压在线监测系统主要包括以下几个部分，其基本结构如图1所示。

2.1 电压传感器

电压传感器在监测系统中发挥着很关键的作用，对测量的精确度有着直接影响。在线监测系统中的电压传感器包括两部分，一是高压分压器，该装置主要负责电压信号的获取工作，其结构简单，具有良好的暂态响应和测量精度，涵盖了电容、电阻等几种形式的分压器。在运行时，分压器需要保持长期并联的状态，因此电网的等级较高时，需注意人员安全。

光纤传感器频带较宽，具有极好的绝缘性和抗干扰能力，在雷电过电压中较为适用。但有源光纤的运行需配置有高压分压器，无源光纤受温度影响大，有很大的局限性。

2.2 信号传输

该环节主要负责监测系统中各种数据的传输，其媒质多为光纤或同轴电缆。同轴电缆成本低，对信号损害性小，而且安装比较简单，尽管如此，在使用时也要做好安全防护。光纤具有良好的绝缘性，且传输量大，另外，不受电磁干扰，具有较高的安全性，但需配备专门的接收机和光发射，成本较同轴电缆高，而且安装不便。

2.3 数据采集

主要负责模拟信号的转换处理。包括以下几个单元：多路转换单元，多用于对传感器的选择或监测，选通信号时通常要借助程控模拟开关来完成；预处理单元，主要负责输入信号的调整工作，为模数转换器提供必要条件，此外，还有一定的抑制干扰的功能；数据采集单元，采样保持负责模数转换周期内各输入量的存储工作，并进行筛选，将数值未发生变化的信号送入模数转换器。数据采集的核心是模数转换器ADC，其关键为转换的速度和精确度。

2.4 数据处理

该部分是整个监测系统的核心，通常有两种形式，一是在线监测，由相关软件提供硬件的驱动，完成过电压的采集工作；二是离线分析，主要负责对采集的信息进行分析整理，相关软件的工作有如何显示波形，对电压参数进行测量，

对频谱进行分析等。

3 过电压在线监测系统的不足和发展趋势

获取电压信号时常会用到高压电阻分压器，在级别较高的电网中安全性难以保障，若再配置分压器，则会加大成本投入；目前的监测多是针对系统内部的监测，难以对内外部过电压同时监测；有些启动元件的灵敏度过高，或启动值设置不合理，导致各类装置的启动比较频繁。鉴于以上诸多问题，其未来的趋势如下：

（1）随着技术的进步，获得过电压信号的方法越来越多，新的设备必须保证高度的安全和精确度，另外，价格不能过高，需方便普及。110kV变电站的环境较差，高压分压器难以应用在高级电网中，因此需依靠其他途径完成过电压的额采集工作。

（2）在线监测系统应该系统化，改变以往独立运行的模式，将多个系统联系起来，形成一个大型变压器的成套在线监测系统，从而使资源得到充分利用，并实现数据的共享。

（3）网络通信功能和软件的智能化是未来的大趋势。现在的在线监测系统多是分散的，局域网和广域网的逐步普及，可通过网络实现数据共享，最终完成电力信息系统的综合自动化管理。分析软件是整个系统中必不可少的，应提升其智能化水平，以更好地对数据进行分析处理，作出相应的决策。另外，还应不断完善各种理论研究。

4 结束语

电力系统是否能安全正常运行，很大程度上受过电压的影响，过电压会给电力系统带来一定的损害，因此需掌握过电压的预兆，及时获取过电压的信息，并准确分析引起过电压的原因，采取相应的解决对策，以保证系统的安全运行。本文对常见的一种过电压在线监测系统做了简要阐述，分析了其不足之处，并对其未来稍作预测。

参考文献：

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