隨著社會經濟的迅速發展，對變電站運行的安全性和可靠性提出了更高的要求。運行經驗表明，在10KV-110KV電力系統中，10KV過電壓事故率較高。現行一些變電站其10KV系統經常發生一些不明原因的異常現象，如短路、跳閘、高壓熔絲熔斷、設備損壞甚至出現與避雷器并列運行的設備損壞等，特別在雷雨季節發生更頻繁。例如雷雨季節中變壓器雖在各級避雷器(該避雷器事后進行試驗正常)的保護下卻莫名其妙的損壞。為了掌握發生異常現象的規律和依據，有效分析異常原因，必須對運行系統中出現的過電壓的捕捉和分析。

    為此，若將10KV配網過電壓在線監測技術運用到該變電站現場，可以提高變電站運行的安全性和可靠性。該技術主要采用基于PC總線的集中式過電壓在線監測系統，能同時兼顧大氣過電壓和內過電壓的采集，高速的頻率響應，能夠較好的滿足工程實際的需要。該系統的主要結構如下：

 

    圖1中，高壓分壓器采用阻容式結構，其標準符合國家標準GB/T4704-92，是高低壓變換裝置，靠它連接一次系統和二次裝置，耐短時沖擊電壓不小于電網額定電壓的10倍，其線性范圍不小于5-6倍的額定運行電壓。具備良好的頻域特性通頻帶，帶寬為40Hz-20MHz，可以不失真傳輸廣域頻率過壓波形，窄脈沖寬度50ns3600s。設計額定輸出電壓為AC3.5V。50Ω高頻同軸電纜聯結分壓器與監測裝置，其高頻特性阻抗為50Ω，通頻帶為0-1000MHz,其長度不應大于150米。過電壓監測裝置是一套嵌入式微電腦智能化儀器。它具備高速連續采樣、連續存儲、大容量記錄、波形再現、數據通訊、數據聯網等功能。采樣頻率設定為5MHz。可監測所有內部、外部過電壓。啟動門檻為1.5倍額定電壓(此值可設定)。具備232、USB、485、422等接口可方便地安裝于2.3m標準機柜內。數據存儲格式為國際通用的電力系統暫態數據交換格式，可記錄故障前1/2周波，過壓存故障13個周波，平均每個周波能采集1020萬個數據，可存儲2000 個過電壓記錄文件。系統誤差<±2%。后臺計算機采用最新配置的工控機，內預裝有過電壓監測分析軟件，可以通過它強大的功能讀出并分析所記錄的波形。

    該系統有五個技術關鍵。①傳感器的線性動態范圍和頻率響應；②傳輸電纜的通頻帶；③A/D最佳采樣頻率選擇；④大容量現場數據存儲技術；⑤后臺顯示與分析軟件。具體如下：www.zltai.com

    1.作為信號采集最前端的傳感器有足夠大的動態范圍和良好線性

    傳感器我們叫做FYQ分壓器，具備比普通電壓互感器更為寬廣的電壓幅值傳輸特性。一般電壓互感器有兩倍的運行電壓，而該分壓器有6倍運行電壓的傳輸特性。

    電壓線性范圍很寬，才足以能夠反映真實的過電壓波形的幅度特征。一般電磁方式的PT因為達不到要求故不可以采用。該系統用的是RC組合電路。

    分壓器要有良好的頻率線性度：要能將高壓側輸入端的50Hz---20MHz的信號不失真地傳輸到低壓輸出側，要求分壓器要有良好的頻帶寬度。而一般電壓互感器不具備這樣的技術特性。該系統的頻帶寬度足以通過任何類型的過電壓波形信號。雷電信號最寬的頻帶不會超過20MHz。分壓器能夠滿足并超過高電壓設備的打耐壓標準。

    2.采用了電視信號專用的50歐姆特性阻抗的同軸電纜連接線路

    用同軸電纜作為從分壓器到采樣裝置的連接信號線，避免了信號的頻率失真和幅度失真。通常電視信號在1毫伏到10毫伏之間，通過有線電視50歐姆的同軸電纜輸送。可以傳輸的頻率為40MHz——500MHz。通常的過電壓信號有5伏以上，頻率也遠遠小于40MHz。所以在變電站范圍內可以說能夠足以滿足要求。

    3.采用了高密度采樣技術

    每個周波采樣可以高達400，000次，合每秒A/D采樣20，000，000個數據。這樣可以不放過任何過電壓波形的細節。A/D采樣間隔最短可以達到50ns(納秒)。一般以往的過電壓監測裝置，采樣速率達不到這套系統那樣高，僅僅能看到內部過電壓，外部過電壓看不到，原因是采樣速率低。一般的國產芯片不能滿足高速采樣要求。該系統采用的硬件是國外最新產品。

    4.大容量數據存儲技術

    該系統所采用的電子硬盤閃存器，是最新推出的40G雙電子硬盤。有這種快速閃存硬盤，可以保證每一次過電壓波形記錄不會丟失，足夠記錄2000次過電壓事件，實際使用中非常方便。

    5.后臺過電壓波形分析軟件

    該系統的后臺分析軟件，從嚴格定義上看應是個專家系統。可以在大范圍內變動時間軸，實現拉伸或壓縮，既使變電站運行人員看的到過電壓的全貌又能看的到細微部分。大范圍的幅度拉伸可以對過電壓的尖峰，低谷，斜率，脈沖交直流成分表現的淋漓盡致。分析軟件是工具，有助于我們了解過電壓的起因和過電壓的保護動作情況以及提供解決過電壓的有效途徑。

    從現場實際使用情況得出結論，變電站10KV配網過電壓在線監測技術具有顯而易見的優點：①實時在線監測電壓，記錄配網過電壓的故障波形。②原理先進、采樣率高、數據存儲容量大，具有頻率響應高、響應時間短、采樣時間長等優點。③一體化工作站可以大量存儲采樣數據文件。文件格式為國際通用的電力系統暫態數據交換格式。當地可以通過簡單分析軟件進行分析及報告打印，也可通過網絡進行數據共享(通訊方式根據現場條件決定)，在遠方通過功能強大的過電壓分析專用軟件包進行全面的事故再現、故障診斷及管理統計。④系統軟件包可直觀反映網絡的運行狀態，分析過電壓故障的形成原因、時間。結構合理、可維修性好、安裝調試方便,現場工作人員容易掌握。

    綜上所述，變電站10KV配網過電壓在線監測技術原理先進，結構合理，操作方便，各項技術指標優越，特別是采用了高速數字采集卡，解決了目前國內同類產品存在的采樣率低的問題，性能價格比高，是目前國內電力系統電網過電壓監測裝置中較為理想的一種，對提高變電站的安全運行有較好作用。同時該技術具有較強的社會經濟效益，一次過電壓事故帶來的直接經濟損失少則幾萬元、十幾萬元，重則幾十萬元、上百萬元；造成的間接損失可能更大，假設一條10KV母線一年停電2小時，就會少供600A×10000V×1.732×2H＝20784KWh的電量，以0.5元/KWh計算就會少收入10392元的電費，這些電量產生的社會產值在經濟發達地區可達數十萬元左右，除外，還有其他一些難以計算的損失。因此在變電站現場運用電網過電壓在線監測技術，對電網內部過電網與外部過電壓情況進行實時在線監測，可以大為改善電網運行環境，提高電網安全性，減少故障及停電事故，增強供電可靠性，具備很好的應用和推廣價值。