电压监测

针对特高压工程系统调试期间，串补平台投切试验引起了邻近CVT故障，提出了一种阻尼装置一体化设计的特高压CT，在不改变CVT整体结构的情况下，解决了关键技术参数确定、结构设计等问题，具有较好的绝缘耐受能力和限制脉冲电流的能力，能够满足特高压串补平台电压监测及保护要求。

水电站出线遭受雷击时将产生严重的雷击侵入过电压，站内GIS（气体绝缘组合电器）隔离开关和断路器操作也将激发VFTO（特快速暂态过电压），严重威胁GIS及变压器设备的绝缘安全。为此，在水电站主变压器高压侧的GIS设备上增设超宽频暂态电压传感器，构建水电站暂态电压在线监测系统，完整记录水电站出线遭受雷击时的站内暂态响应过程。通过对暂态电压时域和频域特征分析发现：水电站出线遭受雷击接地故障时，断路器可能出现断口重燃；基于侵入水电站的雷击暂态电压波形可实现准确的故障单端定位，当线路雷击距离水电站10 km以内时，侵入水电站内部的暂态电压将威胁变压器绝缘。利用超宽频暂态电压监测系统可准确记录水电站内异常暂态事件，通过各测点暂态波形的时域和频域特征对比分析，可定位暂态激励源位置，有助于发现设备异常并及时预警，保障设备运行可靠性和水电稳定外送。 When lightning strikes the outgoing lines of a hydropower station, it induces severe overvoltages. Then, the operation of gas-insulated switchgear(GIS) and circuit breakers within the station also triggers very fast transient overvoltages(VFTO), posing a significant threat to the insulation safety of GIS and transformer equipment. To address this, an ultra-wideband transient voltage sensor is installed on the high-voltage side of the GIS equipment at the main transformer of the hydropower station. This establishes an online monitoring system for transient voltages, capturing the transient response process in the hydropower station during lightning strikes on its outgoing lines.Through the analysis of time domain and frequency domain characteristics of transient voltage, it is observed that when the outgoing lines of the hydropower station experience a lightning-induced ground fault, fracture reignition may occur in the circuit breaker. Based on the waveform of the lightning transient voltage infiltrating the hydropower station, accurate single-end fault location can be achieved. When the lightning strike on line

为研究特高压气体绝缘金属封闭输电线路在交接耐压试验和运行时绝缘击穿激发的暂态电压特征,利用在1100kV苏通GIL综合管廊工程安装的超宽频暂态电压监测系统,准确测量了GIL在耐压试验和运行时绝缘击穿所产生的暂态电压。分析了GIL在不同工况下典型绝缘击穿所产生暂态电压时域波形的持续时间、变化陡度以及幅值衰减特征。通过傅里叶变化分析了暂态波形的频域特征,发现特征频率与故障位置紧密相关。最后通过连续小波变换分析了暂态电压的时频特征,发现陡变电压的瞬时频率均超过了3MHz,可通过暂态电压的时频分布图准确判断GIL是否发生次生放电。通过对暂态电压时域和频域特征分析,有助于弄清GIL绝缘故障时暂态电压行波激发及传播特征,准确评估暂态电压对GIL的绝缘危害,提高特高压GIL运行的可靠性。

项目围绕能源互联网和电力市场改革对配电网智能量测、物联通信及智能应用要求，在营配智能终端的模块化集成设计，低压集抄无线通信，终端状态监测与移动运维等方面开展了创新研究与示范应用，研究设计了营配一体化数据采集、物联通信和集成应用技术架构，解决了配电台区多源营配数据采集终端一体化集成、异构物联通信与故障运维问题，提升了南方电网电能计量装置智能化及低压集抄运维管理水平，为落实公司综合能源服务转型战略提供了坚实技术支撑。在营配信息量测方面，提出并研制了高集成、模块化的营配一体化智能终端，集成了配变监测计量终端、负荷管理终端、集中器、电压监测仪及无功电压控制终端等功能，实现了配电台区多源营配数据的一体化采集；在营配数据通信方面，研究适用于配用电的高效自构建、异构物联无线通信技术，设计了网路故障自定位及自修复机制，同时融合了 LoRa 和微功率无线技术，解决了传统微功率无线通信兼容性不够、传输效率低、覆盖能力不足的问题；设计了一套面向配用电的通信技术适应性综合测评方法，解决了多类型台区配用电通信技术适应性评估难题；在营配信息集成应用方面，研究提出了基于模糊神经网络的计量终端和智能电表自适应故障诊断方法，基于地址匹配和近邻聚类的营配终端地理定位与智能运维方法，构建了终端健康度评价模型及指标体系，实现了计量终端模块故障诊断预警、运行状态监测及远程移动运维。此外，通过营配一体化终端与通信集成应用仿真平台，低压集抄和智慧园区现场应用对上述研究成果进行了测试验证。 项目成果已经在广州、佛山供电局低压集抄系统，以及长沙、株洲智慧园区管理等方面进行了广泛应用。同时，项目成果在支撑南方电网公司智能电表和低压集抄“两个全覆盖”建设，满足能源互联网多业务场景智能量测和综合能源增值服务需求方面具有广阔的市场应用前景。

输电线路的雷电防护一直是困扰线路运行的难题。由于雷电的随机性、各种防护措施的技术经济性、以及运行维护问题等因素的制约，因雷电线路跳闸事故仍较多。本项目基于现场试验的方法，提出输电线路杆塔雷电冲击特性的理论模型分析方法，现场测试方法，获得了宝贵的现场测试数据，为线路雷电防护提供了重要参考。基于本项目的研究，获得实际输电线路在雷击时的过电压时空分布，一方面为线路避雷器的参数选择和合理布置、为线路过电压监测布点提供依据，从而解决工程实际问题。另一方面，指导建立杆塔、线路、接地装置等过电压电磁暂态仿真模型，从而为过电压分析理论提供依据，解决过电压研究中的科学问题。项目成果填补国内外的研究空白，为相关标准的制定和修订奠定了基础。提高输电线路的反击耐雷水平，对保障电网安全可靠运行，建设“坚强智能电网”具有重要的意义。项目授权专利7项，受理发明专利6项，申请软著5项；经中国电力企业联合会鉴定，认为“在输电线路雷电冲击现场试验方法和接地装置优化等方面处于国际领先水平”。

随着电网的迅速发展，电气设备过电压事故发生更为频繁，给电网和工农业生产带来了巨大的损失。实时监测电网过电压，实现电网运行状态的获取，便于进行事故分析及电气设备绝缘配合。过电压测量传感器，需要精确的反应系统电压异常时的电压波形，其性能要求高于一般的电压传感器，对传感器的带宽、线性度、暂态特性、准确度等有严格的要求。目前，为获取过电压波形及参数，已经有部分类型的过电压测量装置投入运行。按与一次设备的连接情况来分，这类型设备主要分为接触型和非接触型两种。其中接触型测量设备主要包含：电磁式 PT，高压电阻式或电容式分压器等。这类传感器具有较好的测量频带较和准确性，且可靠性好，但需要额外增加系统中一次设备的投入，投资及运维成本较高，不适合用作过电压监测系统的大范围推广。非接触性传感器的投资成本、运维成本与便利性等都要优于前者，其运行的可靠性与准确性，特别是暂态特性相对较差，测量信号易受复杂电磁环境影响，抗干扰性较低，造成测量精度较低。过电压识别方面，目前电网过电压在线监测装置，主要功能集中于对各种过电压波形的实时采集，存储以及数据维护，不具备分析识别能力。由于监测到的过电压数据量较大，靠人工对过电压波形作出识别，是一项十分繁琐而艰巨的任务。基于此，本参评发明专利提出一种双差分式 D-dot 过电压传感器及测量系统，解决了过电压研究中实测数据获取及类型识别困难的关键问题。

目前供电企业普遍采用在电网适当地点安装专用电压监测仪来实现电压合格率的监测和统计，但其数据统计的客观性常受到人为因素干扰。电能计量装置通常安装在供电企业与用户的电力设施产权分界点之间，是实现电压合格率监测的最佳地点。通过在电能计量装置上增加缓慢变化电压的测量统计功能，使之具有电压监测仪的功能。将它安装在电网的C类、D类电压监测点进行长期测试，并由用电信息采集系统主站实现电压合格率数据远程监测统计。经过运行实践，表明利用电能计量装置实现电压合格率监测是可靠可行的。此类计量装置满足“智能电网”建设发展和社会对电能质量信息透明化的需求，具有不可低估的应用前景。