摘 要：无论是工频过电压、操作过电压还是雷电过电压，这些暂态过电压都严重威胁电网的安全运行，甚至导致电网意外跳闸，停止供电。过电压易破坏高压设备的绝缘进而引发更为重大的事故，严重的会引起火灾。因此，电力企业花费大量的人力、财力进行过电压治理。
关键词：变电设备；过电压；在线监测；应用研究
引言
目前应用于电网中的故障录波装置主要记录的是工频的故障波形，对暂态过电压的高频信号则难以记录。现有的故障录波装置是从电压互感器获取过电压信号，测量精度及频率响应差，对很多过电压，尤其是对电网外部过电压信号根本无法监测，且在系统发生严重短路事故时才开始工作，系统遭受严重事故前出现的各种过电压都不能进行有效的监测，非常不利于系统的安全运行。而且，现有的故障录波装置录取的波形时间都非常短，不利于事故的分析，给彻底解决各种过电压引起的事故带来很大影响。
1过电压在线监测系统概述
随着我国经济科技的发展和社会的不断进步，我国电网规模的不断扩大，而节约能源和保护环境的理念也促成了特高压电网的形成，这就使得长距离、大容量、低损耗电力输送成为了现实。高电压就需要高绝缘，但是如果电压过高，就会击穿绝缘的薄弱环节，就会导致过电压，就会造成电网事故，不仅会破坏电网设备，甚至威胁工作人员的生命安全。可见过电压问题关系着电网的稳定、安全和正常，在电力系统中地位非常重要。
通过对过电压进行在线监测，建立过电压数据库，提取实测过电压波形特征，可为过电压的智能识别奠定基础，从而避免费时费力的人工识别，并且符合智能电网的发展方向。过电压在线监测除了在绝缘配合、标准修订、事故分析及智能识别方面起着举足轻重的作用，还能为绝缘评估、过电压事故责任界定以及过电压治理提供重要支撑：通过对监测到的过电压数据进行分析和统计，可获取相应的过电压发生次数、倍数规律，从而可评估过电压对绝缘造成的损伤；根据监测到的过电压数据，得出发生的缘由，可以对电网故障进行责任界定；由监测到的过电压波形判断出其类型，从而有针对性地提出过电压治理措施。
2过电压分类
2.1暂态过电压
暂态过电压主要分为雷电过电压和操作过电压两类：雷电过电压又称大气过电压或者外部过电压，是指系统因雷电的影响而发生高于正常电压的情况。因变电站安装避雷针等措施的保护，雷电过电压主要产生于输电线路，并通过输电线路传播到变电站形成变电站雷电侵入波，从而对变电站设备产生威胁。
在电力系统中，合闸空载线路是常有的一种操作。在合闸前后线路电压会产生突变，所以过渡过程的振荡会导致过电压。合闸空载线路操作可分为计划性合闸（例如检修后或新建线路按计划投入运行）和线路故障切除后的自动重合闸。由于后者在合闸前有残余电荷，合闸时过电压更高。
2.2暂时过电压
暂时过电压主要包括工频过电压和谐振过电压两类：电力系统中所出现的幅值超过最大工作相电压、频率等于工频(50 Hz)或接近工频的过电压称为工频过电压。工频过电压产生的主要原因是：空载长线路的容升效应、不对称接地短路以及突然甩负荷。
系统中包含有各种电感或电容属性的元件。当系统发生故障或者进行某项操作时，这些电感、电容元件形成各种的振荡回路，在一定运行条件下，可能引发谐振而导致某些电气设备上产生过电压，这就是谐振过电压。
3过电压检测系统结构分析
过电压远程监测系统机构包括监测终端、传输网络、监测中心三个部分。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中，监测终端是布置在变电站现场的监测装置，实现过电压的现场分压、采集、记录和存储功能，包括分压器、隔离衰减电路和工控机。传输网络分为有线网络和无线网络，得益于变电站几乎都连通了系统内网，无需再专门搭建数据传输网络。为保证过电压数据的可靠传输，需专门申请固定的IP地址作为变电站过电压监测终端的网络地址。本系统采用了C/S客户端/服务器的通信方式实现数据的交互，并且可以通过远程桌面连接实现监测中心对监测终端的控制，解决在采取C/S模式下因内网协议问题而产生的数据无法联通的问题。监测中心由具有较强功能的计算机或者服务器组成，实现对远程监测终端的访问，接收来自终端上传的过电压数据并存储，形成过电压数据库，并完成数据的实时打印显示等任务。
4过电压在线监测应用分析
4.1故障分析
严格执行过电压在线监控后，经过过电压检测装置，能够获取过电压波形数据。根据这些波形数据能够科学、有效的发现电网运行过程中的过电压问题。经过大量的实践经验，对波形数据进行分析能够判断故障发生时间，发生位置等，判断故障类型并及时有效、妥善处理和解决。这就是过电压在线监测的重要应用，最大限度的降低故障的损失，保证电网安全、可靠运行。
例如，在对成都某110kV某变电站的PT投入时，造成PT熔断丝熔断和PT损坏，进而引发跳闸停电事故。通过对过电压监测波形数据进行深入分析发现，PT合闸未发生谐振波形，但在合闸期间发生了暂态过电压。当PT合闸时，系统参数发生变化，电压发生突变，产生暂态合闸过电压，此时PT高压侧瞬间流过高出额定电流几十倍或几百倍的励磁涌流，致使TV铁芯发生饱和。PT超过额定电流且长时间处于过电流状态时，就造成高压熔断器的熔断事故。
4.2责任界定
在现代电力系统中，电压暂降、暂升和短时中断、谐波产生的电压波形畸变，可能造成电网设备的损坏，同时为最重要的电能质量问题。在发生设备损坏及因电能质量产生的损失后，除了对事故采取防治措施，还需对事故引发的具体原因进行分析，存在电网、电厂及大功率用户的责任认定。事故责任认定需要根据电网电压波形的实时监测与用户及电厂的实时工况比较分析，依赖于监测装置提供的有效数据。
例如，成都某110k V某变电站分别于2014年2月11日、2014年5月24日、2014年11月9日、2015年1月30日发生了4次35kV侧设备损坏故障。故障发生期间，在35kV母线上，仅给某铸造公司供电的彭蓝线处于运行状态。初步某铸造公司的生产流程易导致常态性的暂态电压冲击，从而长期对变电站设备绝缘造成影响。为了揭示变电站设备故障的真实原因，对35kV彭蓝线的暂态电压进行监测，并同时记录了炼钢厂的对应操作。
5结束语
电力能源不仅是工农业生产的主要能源，也关系着人们的生活和工作。过电压作为影响电网稳定的最主要的因素对电网建设起到了关键的作用。因此，需要对过电压的在线监控技术和数据分析应用进行深入的研究探讨。在线监控技术是顺应现代化发展潮流的智能监控系统，能够有效的对过电压情况进行彻底的、实时的掌控，及时的发现问题、定位故障、排除故障和解决问题。结合过电压监控系统的软硬件，科学设计、合理化应用能够大大提升监控效率和质量。同时重视对监控数据，尤其是波形数据的总结和研究，理论联系实际，不断完善经验教训过程总结。波形图能够直观、简洁的进行故障分析和责任界定，这都是数据分析应用的重要方面。过电压在线监测既能及时发现和排除故障，又能通过数据分析实现解决故障原因分析和故障责任归属等问题，一举多得，最大限度的保障了电网的安全和稳定。
参考文献：
[1]陈鑫. 过电压在线监测及数据分析应用研究[D].西华大学,2016.
[2]赵桂娟,耿东勇. 暂态过电压在线监测技术研究及实测数据分析[J]. 电气自动化,2015,(03):115-117.
[3]夏燕莉,钟建灵,周瑜,马航向,任战国,徐阳. 深圳过电压在线监测系统研究及实测数据分析[J]. 西北水电,2011,(01):55-58.
论文作者:谭会征 晏坤
论文发表刊物:《中国电业》2019年10期
论文发表时间:2019/11/1
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