一种特高压GIS用分布式暂态过电压监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种特高压GIS用分布式暂态过电压监测系统，监测系统包括主控制模块、若干暂态过电压监测模块及暂态过电压取样单元；每一个暂态过电压取样单元均与一个暂态过电压监测模块连接；全部的暂态过电压监测模块均连接至主控制模块；暂态过电压取样单元安装在特高压GIS本体上。本发明专利技术提出的监测系统，提高了监测系统的抗干扰能力，同时能够有效且准确的监测和记录GIS设备的各种暂态过电压波形，有利于掌握GIS设备暂态过电压波形特征和统计各类过电压水平，为绝缘配合提供了可靠且准确的依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及过电压监测领域，具体涉及一种特高压GIS用分布式暂态过电压监测系统。
技术介绍
在电力工业中，GIS是指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘金属封闭开关设备”(GasInsulatedSwitchgear)，简称GIS。它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。GIS的优点在于占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量很小。GIS在运行时经常会由于雷电或者开关操作而产生雷电侵入波过电压和操作过电压，这两类过电压在电力系统中会对设备运行造成危害，也会对邻近的二次设备造成干扰或损坏，因此有必要对特高压输电系统的电磁暂态与过电压问题展开研究。目前对于特高压输电系统的电磁暂态与过电压问题的研究主要采用电磁暂态仿真计算的方法，但实际各种过电压的发生符合概率分布的特性，对系统真正的过电压水平需要经过长期的实测数据的积累才能掌握，目前对特高压的暂态过电压的实测数据尚较缺乏。虽然对110kV及以上系统也有部分进行实测的研究，但目前的技术仅解决了高速采样的问题，可以捕获雷电过电压及变化较快的操作过电压。由于采集板卡存储容量的限制，无法覆盖从工频过电压到雷电过电压如此宽范围的高采样速率(＞5Msps)、长记录时间过电压监测的要求。如某监测系统采集卡的高频采样频率f设置为10Msps时，其单次连续采样长度为5ms，低频采样频率f设为100ksps，则其单次连续采样长度为2s，但需要事先预知波形特征的情况下设置，无法自动适应波形的变化。目前针对特高压输电系统，国内外都未见进行长期实测、统计研究，以掌握过电压概率分布特性的报道。另外，对雷电过电压，有可能发生连续多次雷击，目前虽然一些高速采集系统能够实现单次定长度的记录，由于硬件转存处理的速度较慢，不具备连续捕捉的能力，有可能会捕捉不到后续发生的暂态电压波形。因此，针对特高压GIS设备研究设计一套兼具测量雷电侵入波和操作过电压的高性能暂态过电压监测装置尤为必要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供的一种特高压GIS用分布式暂态过电压监测系统，该系统提高了监测系统的抗干扰能力，同时能够有效且准确的监测和记录GIS设备的各种暂态过电压波形，有利于掌握GIS设备暂态过电压波形特征和统计各类过电压水平，为绝缘配合提供了可靠且准确的依据。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种特高压GIS用分布式暂态过电压监测系统，所述监测系统包括模拟通道电压均为2000V的隔离电压的主控制模块、若干暂态过电压监测模块及暂态过电压取样单元；每一个所述暂态过电压取样单元均与一个所述暂态过电压监测模块连接；全部的所述暂态过电压监测模块均连接至所述主控制模块；所述暂态过电压取样单元安装在特高压GIS本体上。优选的，所述主控制模块包括光纤交换机和主站控制计算机；所述主站控制计算机安装有IEC61850客户端监控平台软件；所述主站计算机通过所述光纤交换机在光纤以太网中与所述暂态过电压监测模块通信；且通信协议符合IEC61850标准；若干所述暂态过电压监测模块分别用光纤连接至所述光纤交换机。优选的，所述光纤交换机和主站控制计算机均设置在屏柜内；所述屏柜的外壁上设有容所述光纤通过的通孔。优选的，所述暂态过电压监测模块包括双控电源、隔离变压器、监测IED和暂态过电压记录装置；所述双控电源与所述隔离变压器的一侧连接；所述监测IED和暂态过电压记录装置均与所述隔离变压器的另一侧连接；所述监测IED与所述暂态过电压记录装置之间采用TCP/IP接口连接；所述暂态过电压记录装置与所述暂态过电压取样单元用电缆连接。优选的，所述双控电源、暂态过电压记录装置、监测IED和隔离变压器以从上到下的顺序安装在竖直放置的机柜内；所述机柜内且靠近其底部处设置有接地铜排；所述机柜内得的侧壁上设置有端子排。优选的，所述机柜和所述暂态过电压记录装置的外壁均为不锈钢绝缘外壁；所述隔离变压器的电压为5000至6000V；所述机柜的顶部设置有风扇；所述机柜内的底部设置有加热器。优选的，若干所述暂态过电压取样单元分别设置在所述GIS本体外壁上、且靠近其内部的感应电极的位置上。优选的，所述暂态过电压取样单元包括放大器和与所述放大器的输入端连接且接地的绝缘手孔；所述绝缘手孔设置在所述GIS本体外壁上、且靠近其内部的感应电极的位置上；所述放大器的输出端用电缆与所述暂态过电压记录装置连接。优选的，所述放大器包括隔离电源、设置在电路板上的隔运算放大器芯片及与所述运算放大芯片连接的外围电路；所述隔离电源的一端与外部电源连接；所述隔离电源的另一端用导线连接至所述电路板；所述放大器设置在金属屏蔽壳体内。优选的，所述绝缘手孔包括安装在在所述GIS本体外壁上且靠近其内部的感应电极的位置上的手孔底座、与所述手孔底座配合使用的手孔盖板及夹设在所述手孔底座与手孔盖板之间的绝缘薄膜；所述手孔盖板的中心处设有容电缆穿过的通孔；所述放大器的输入端用电缆经所述通孔与所述手孔底座连接。从上述的技术方案可以看出，本专利技术提供了本专利技术提供一种特高压GIS用分布式暂态过电压监测系统，监测系统包括主控制模块、若干暂态过电压监测模块及暂态过电压取样单元；每一个暂态过电压取样单元均与一个暂态过电压监测模块连接；全部的暂态过电压监测模块均连接至主控制模块；暂态过电压取样单元安装在特高压GIS本体上。本专利技术提出的监测系统，提高了监测系统的抗干扰能力，同时能够有效且准确的监测和记录GIS设备的各种暂态过电压波形，有利于掌握GIS设备暂态过电压波形特征和统计各类过电压水平，为绝缘配合提供了可靠且准确的依据。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：1、本专利技术提高了监测系统的抗干扰能力，同时能够有效且准确的监测和记录GIS设备的各种暂态过电压波形，有利于掌握GIS设备暂态过电压波形特征和统计各类过电压水平，为绝缘配合提供了可靠且准确的依据。2、本专利技术有效且可靠的读取或设置暂态电压监测装置的参数、接收暂态电压监测装置监测记录的暂态电压数据以及浏览暂态电压数据。3、本专利技术提高了放大器的抗干扰性能。所使用的高速、宽频运算放大器，保证放大电路具有足够的带宽和较快的速度，具有较高的输入阻抗和较小的输出阻抗，能够实现与前端传感器及后端暂态过电压监测装置的阻抗匹配。运算放大器和隔离电源都封装在金属屏蔽外壳当中，这样不仅提高放大器的抗干扰能力，也减小了高频情况下杂散参数对测量结果的影响。4、本专利技术所提供的技术方案，在GIS设备上设置手窗，手窗式传感器安装在手窗上。手窗式电容分压的优点在于，电容分压电路具有较小的寄生电感，传感器本身高频特性较好，可以达到1GHz。5、本专利技术所提供的技术方案，户外柜的结构设计能够对柜内温度、湿度进行调节，使最低温度保持在-25℃以上，最高温度不超过55℃，柜内无凝露和结冰，为监测装置提供适宜的运行环境。6、本专利技术所提供的双控电源供电，正常工作时有交流220V电源供电，当变电站有故障发生交流电源断开时，立即切换到UPS供电，实现了即使在变电站故障时，也不会漏记GIS的暂态过电压。7、本专利技术所提供的超级隔离变压器的隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特高压GIS用分布式暂态过电压监测系统，其特征在于，所述监测系统包括模拟通道电压均为2000V的隔离电压的主控制模块、若干暂态过电压监测模块及暂态过电压取样单元；每一个所述暂态过电压取样单元均与一个所述暂态过电压监测模块连接；全部的所述暂态过电压监测模块均连接至所述主控制模块；所述暂态过电压取样单元安装在特高压GIS本体上。

【技术特征摘要】
1.一种特高压GIS用分布式暂态过电压监测系统，其特征在于，所述监测系统包括模拟通道电压均为2000V的隔离电压的主控制模块、若干暂态过电压监测模块及暂态过电压取样单元；每一个所述暂态过电压取样单元均与一个所述暂态过电压监测模块连接；全部的所述暂态过电压监测模块均连接至所述主控制模块；所述暂态过电压取样单元安装在特高压GIS本体上。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控制模块包括光纤交换机和主站控制计算机；所述主站控制计算机安装有IEC61850客户端监控平台软件；所述主站计算机通过所述光纤交换机在光纤以太网中与所述暂态过电压监测模块通信；且通信协议符合IEC61850标准；若干所述暂态过电压监测模块分别用光纤连接至所述光纤交换机。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光纤交换机和主站控制计算机均设置在屏柜内；所述屏柜的外壁上设有容所述光纤通过的通孔。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述暂态过电压监测模块包括双控电源、隔离变压器、监测IED和暂态过电压记录装置；所述双控电源与所述隔离变压器的一侧连接；所述监测IED和暂态过电压记录装置均与所述隔离变压器的另一侧连接；所述监测IED与所述暂态过电压记录装置之间采用TCP/IP接口连接；所述暂态过电压记录装置与所述暂态过电压取样单元用电缆连接。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述双控电源、暂态过电压记录装置、监测IED和隔离变压器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，周兴，仇一凡，李忠晶，彭庆华，万磊，鞠登峰，范冕，谭波，张波，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，北京国网普瑞特高压输电技术有限公司，国网山西省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11