配电网雷电过电压在线监测系统研究

李巍，申会平，武嶺，许波

摘要：配电网过电压是国际上和国际上的一个难题，其中过电压在线监测系统是目前国际上比较新兴的研究课题。本文对事故发生的原因及解决办法提出了自己的思考跟回答。

关键词：配电网；系统设计；过电压

引言

随着世界一流电网建设进度的不断加快，人民对美好生活的需求日益增长，电力系统安全、稳定、可持续的运行要求越来越高，如何降低电网的雷击故障率，提高电网的防雷能力已成为当前的研究热点。经过多年的研究与探索，电力系统在雷电机理、故障机理、电网防雷措施等方面已取得了丰硕的成果，这些成果已在不同程度上应用于配电线路工程，起到了很好的防雷作用。

但是，由于配电网缺乏监测雷击原因的手段，导致雷电防护措施不到位，造成资源浪费；由于缺乏对雷击事故的监测和定位，导致电网发生雷击事故后无法及时发现故障点，造成事故抢修人员、物力消耗大，人身安全风险较大。因此研究分析配电网雷击原因，找出原因，加强在线监测和判断配电网雷击故障，对于保障配电网安全稳定运行、保证电力供应稳定具有重要意义。

配电网是电力系统和用户之间的桥梁和纽带，它的安全稳定运行直接影响着电力系统的供电可靠性；通过对配电网运行数据的综合统计分析，发现雷击故障是影响配电网安全稳定运行的重要因素。随着社会经济的不断发展，配电网覆盖范围和规模不断扩大，新能源、新负荷不断接入，传统配电网防雷手段和运行管理模式己无法满足电网飞速发展及电力客户对供电可靠性的要求。因此，加强配电网雷电过电压在线监测系统的研究，对于保障配电网安全稳定运行、保证供电不间断供电、加强配电网雷电过电压在线监测具有重要的理论意义和工程实用价值。

1事故发生

配电网是由配电线路、配电供应站和配电用户三部分组成的，因此，配电网的作用就是将电力安全的输送给用户。但是配电网也有一个很大的缺陷，那就是绝缘等级太低，很容易发生绝缘事故。

电力的产生一般有两个方面，一个是外过电压，一个是内过电压。外过电压和内过电压是造成各种事故的最大导火索，如果在配电系统中出现了绝缘脏污之类的恶劣环境，那么内部过电压可能会对设备造成伤害，严重的话还会影响到其他设备。如果暂停断路器，将导致保护距动失效，造成配电间烧损。如果是雷电造成的伤害，那就是因为雷电的电压比较高，会直接影响到网络设备，造成很大的伤害。

我认为为了防止过电压对设备造成的伤害，我们必须要对设备的位置和技术进行优化，这样才能够起到更好的保护作用，因为电力系统中没有真正的电波材料，也没有足够的数据来防止过电压对设备造成的伤害，所以我们必须要尽可能的掌握这些数据，这样才能更好的进行外电压分析”。近几年来，10 kV过电压系统的事故还是比较多的，虽然我们在实际的电网中安装了大量的避雷器，但是如果出现了过电压的话，那么我们就会因为缺少监控设备而无法得到第一手的数据。所以，为了正确的分析事故数据，我们必须开发一套科学的、标准化的、自动化的自我监测系统。该系统能够及时的监测电网系统内的过电压和过电压，从而及时的判断电网系统是否出现过电压，同时还能根据系统得到的数据，以便相关部门根据实际情况，判断出过电压的频率，类型，以及产生的原因。

2研究与开发

所以我们必须要在高频率下进行内部过电压的采集，同时，采集内存的时间也很长，但是如果采样的时间过长，那么我们的系统就会受到很大的影响，同时，我们的硬件也会受到很大的影响，目前的国内外监控系统，能够监控的只有一个，那就是速度太慢，持续的时间太长了，所以我们的设备上的采样速度很慢，只能够记录内部过电压，这是因为母线 PT设备的反应时间太长，所以不能检测到外界的过电压。

随着科技的飞速发展，光纤，计算机，数据分析等高科技产品的出现，让我们的在线监测系统得到了广泛的应用，同时也提高了在线监测的智能化水平，为了满足实际生活中的需要跟监测能力，我们需要在过电压在线监测设备上具有总线体监测功能，加强网络连接能力，跟现实中的一体化通信功能，这样才能提高监测系统的整体智能化水平。

2.1信号采集

过电压的获取技术分为两个层次，一是通过电压互感器来获取，二是通过传感器直接获取，笔者认为，我们可以采用分压传感器来获取第一手的数据，因为这种设备可以在电网中长期工作，响应速度快，数据传输失真率低。

2.2数据收集

我们要设置信号并使用阻抗配置，同时使它进行二次分压，把得到的数据降到最低，然后把信号压缩到最小，然后比较三相的信号，如果三相中有一相的数据比正常的电压高，我们就需要启动 A/D卡来采集、记录和分析，这样就可以记录外电压了。

2.3软件设计

采集软件主要通过对采集卡进行启动，信号处理和测量，通过过电压分析技术，可以将电压数据文件显示出来，合成，导出等等，这对于用户来说，是非常有帮助的。

通过监控系统的挂网功能，分析电网设备在运行过程中出现的问题，总结出如何防止外部过电压，同时研究电压对电力设备的危害。

2.4 硬件设计

在采集信号时，采用了阻容式串联分压器，由于两段母线分别具有 A、 B、 C三相电压，所以需要6个测试信道进行测量。为测试系统的过电压频率特性，并达到取样定理的要求，器件的每个信道都应设置10 KHz:10兆赫，也就是说，取样周期最短可以达到0.1微秒。为了监控发生过电压的转变，该设备应该具备记录和回溯的功能，其储存深度为失效前的半个周期，失效时的26个周期。此外，由于过电压可能会反复出现，且该设备应该能够记录多次的触发，其设计的存贮记录最大可达2000次，当超过2000次时，将会自动循环地覆盖首次失效的数据。该系统采用多路并行数据采集，各信道均配备独立的信号调理电路、采样/保持装置，以满足数据采集的要求。图3显示了整个系统的硬件架构。该系统采用 FPGA时序控制，将模拟信号 A/D采样后的数据存入 SDRAM内存。在 SDRAM存储器的数据处于半满载状态时， FPGA控制逻辑将中断信号发送至PCI9054,PCI9054请求总线控制权，然后将数据读取至系统存储器以进行存储和处理。

3.结论

配电网过电压监测系统是目前国际上比较难解决的难题之一，本文综合国内外关于外过电压产生的数据，提出了一些比较全面的建议。在配电网的在线监测系统上，我们不仅要研究和开发监控系统，还要培养高学历的人才，只有这样，我们国家才能够在这方面做得更好，为国家的发展做出贡献。

参考文献

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