摘要：随着社会经济不断发展，我国电力事业发展迅速，无论是电力系统规模还是系统运行性能，均得到了长足的发展和提高，特高压变电站在现代电力系统中得到了越来越广泛的应用，并逐步成为我国电力系统中的关键枢纽。在这种环境背景下，加强对特高压变电站的运行状态监测，及时发现变压站运行存在的异常和潜在问题，具有重要的现实意义。笔者即从特高压表电站入手，结合分布式暂态过电压在线监测系统的基本工作原理和特点，就其户外柜设计优化措施和应用，发表几点看法，以供相关单位参考。
关键词：分布式暂态过电压在线监测技术；特高压；变电站；故障监测
近几年，我国电力事业发展迅速，尤其在系统规模和系统运行性能方面，取得了质的提高和发展，特高压变电站在现代电力系统中也得到了更加广泛的应用，并逐渐成为当前国内电力系统的关键枢纽。就国内的电力系统而言，特高压变电站维持稳定的运行状态，对于长距离、高容量输电系统以及整个电力系统的运行安全和稳定，都有着重要的战略意义。传统模式下，电力系统中的过电压在线监测主要由故障录波设备完成，但在实际应用过程中，该设备极容易受到外界干扰因素干扰，监测效果和准确性得到了科学的保障。本文即围绕特高压变电站过电压监测，就分布式暂态过电压在线监测技术的基本工作原理和户外柜优化设计，进行了分析和探讨，具体内容如下：
一、分布式暂态过电压在线监测技术的基本工作原理及特征分析
目前，暂态过电压在线监测技术的应用，多采用集中监测的模式，受长距离信号传输环境限制，系统不可避免地出现信号失真问题，如应用于特高压变电站，还将出现电磁干扰作用强、信号电缆绝缘匹配困难等一系列问题。在以上问题的影响作用下，很难保障准确、有效的电压波形记录，并且如果变电站对应的被测点数量较多，还将导致电缆铺设量急剧增加、成本升高等问题。
根据以上分析可得，集中监测模式并不适合暂态过电压在线监测技术的应用，因此，本文相应提出了一种“分布式暂态过电压在线监测”的系统模式。所谓“分布式暂态过电压在线监测系统”就是在每个变电站进行监测点数量与监测装置数量的等额配置，直接将装置安设在取样一次设备周围，同时在每个变电站中设置相应的主站工控机，负责该站内所有监测装置的收据收集和装置控制。过电压监测设备与主站工控机之间设置为IEC61850通讯方式。IED、隔离变以及暂态过电压监测装置统一安装于户外柜中，户外柜安设于测量点周围，系统结果如图一所示。
图一 分布式暂态过电压监测系统结构示意图
系统运行过程中，暂态电压监测装置主要负责电压波形信息的采集和记录，同时借助通信光纤实时将采集的数据以IEC61850协议标准传输至主站工控机。实时监测数据传输至主站工控机后，自动上传到其对应的数据库中，暂态电压检测装置相关参数的设置和调节工作，主要由主站工控机中的交互软件完成。主站工控机中同时安装有暂态过电压分析软件和IEC61850客户端监控软件两款软件，负责对暂态电压监测装置记录的读取和浏览工作，以及对暂态电压监控装置相关参数的读写操作，同时还可以完成波形文件的导入、导出、打印等高级波形数据处理功能。在系统实际运行过程中，主站工控机具有直接与上级在线监测服务器的实时通信能力。
本组系统设计中，信息采集装置直接安设在被测点周围，进而实现了波形信号就地的模数转换功能，现场采集的数据可借助通信光纤实施传输至主站工控机，有效解决了传统模式下，因长距离通信导致的信号传输干扰等问题，。另外，系统可应用GPS同步授时功能，对各测量点的实际采集时间进行实时校准，从而为故障精准定位提供有效的技术的支持。
二、暂态过电压监测户外柜优化设计分析
（一）特高压变电站的电磁环境特性分析
特高压变电站表现出的电磁环境特征，由变电站内部各类电气主设备间的综合效用影响决定，具体包括工频电磁场、可听噪声、无线电干扰三方面干扰因素。其中，工频电磁场会导致辐射产生，从而对站内部分设备造成一定程度上的干扰影响。另外，由于断路器或隔离开关的开合而产生的瞬变过电压也会对站内二次设备造成巨大的影响。
（二）暂态过电压监测户外柜的设计优化
针对以上干扰问题，本组方案针对暂态过电压监测户外柜采取了屏蔽和隔离措施，以抑制电磁对系统运行的干扰。首先，暂态过电压监测系统数字电路与模拟电路之间采用隔离电源进行供电，同时数字电路与模拟电路之间使用数字隔离芯片进行隔离，具体的电力框图如图二所示。由于每个过电压采集装置均配置有三个通道，且不同的模拟通道间均在相互隔离，故而有效降低了通道间的不良干扰。
图二 模拟量采集板卡电路框图
其次，在户外柜中安设有相应的光电转换装置，主控室屏柜内部安设光交换机，主控室屏柜与户外柜之间借助光纤完成连接，过电压波形直接通过光纤进行传输，进而避免站内其他电磁辐射对于数据传输的干扰。
结语：
综上所述，随着社会经济不断发展，特高压变电站在现代电力系统中得到了越来越广泛的应用。因此，相关部门应全面提高对特高压变电站过电压在线监测的重视，根据现有的暂态过电压在线监测技术以及现有技术应用模式的缺陷，结合特高压变电站实际运行管理要求，对传统的过电压在线监测系统进行完善。本文提出一种“分布式暂态过电压在线监测系统”方案，有效解决了传统模式下的数据传输失真问题，具有较高的应用和推广价值，以供相关人员借鉴和参考。
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论文作者:杨波,顾杨,付殿晶
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/20
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