汪占军

（国网湖北省电力公司秭归县供电公司， 湖北 秭归 443600）

电网中的过电压是极应避免而又无法完全避免的恶性事件，其幅值大大超过电网系统额定电压值。按不同的频率范围，过电压分为工频过电压、操作过电压和雷电过电压3类。工频过电压的频率在Hz 级，操作过电压的频率在kHz级，而雷电过电压的频率高达MHz 级。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。

1 过电压监测装置安装原理

监测装置安装在母线与出线的比较，传统的配电网雷电监测装置主要是由分压器，信号采样模块和信号传输模块三部分组成，其中信号采样模块和信号传输模块需要从站内取电，这就限制了该装置只能安装在站内的线路上，因此配电网的雷电监测装置的安装位置就只有变电站内的低压侧母线(以下简称母线) 和出线两种选择。选择将监测装置安装在母线上还是安装在出线上会直接影响最终的监测结果的有效性和可靠性，进而会影响对于雷击情况下配电网运行特性的掌握，因此需要对母线安装和出线安装的监测结果差异及其原因进行比较分析。如图1 所示为有多出线的母线分别在母线上A 点和出线上B 点安装监测装置的示意图，T 表示变压器，R 表示避雷器，Uli 表示沿出线入侵的雷电波。

图1 多出线母线监测装置母线安装和出线安装示意图首先对于母线安装监测装置的情况进行分析。假设由于雷电影响，多条出线上形成入侵雷电波，分别为Ul1，Ul2，Ul3。由于每条出线上都装有避雷器，对线路上的过电压有限压作用，因此传输至母线上的是入侵雷电波的残压波。实际上，入侵雷电波存在时间上的先后顺序，所以安装在A 点的监测装置测得的结果可能包含多个完整雷电波残压波形和几个雷电残压波形的叠加。对于出线上安装监测装置的分析还要考虑残压波从母线向出线折射的过程。根据波过程分析的知识我们可以知道，残压波折射到出线上之后会产生大幅衰减，并且出线数量越多衰减程度越大。对于图1 所示，入侵雷电波Ul1经避雷器产生的无衰减的残压波可以比较准确得直接被B 点的监测装置测到，而Ul2，Ul3的残压波则需要经过折射和大幅衰减才进入B 点所在出线。只有当监测装置的分辨率和信噪比足够高的情况下，我们才能准确的捕捉到所有的衰减后的残压波形。综合以上，在母线和出线上安装雷电监测装置的优点和缺点如下:在母线上安装时，可以同时监测所有出线上的雷电过电压情况，根据监测波形可以得知遭受雷击影响的出线数量，监测数量的效率比较高，但是无法分辨具体哪几条出线上出现雷电过电压，而且监测波形可能包括多个残压波形的叠加，因此可能出现无法提取出每个残压波的波形的情况;而装置安装在出线上只能捕捉到安装线路上未发生衰减的残压波信息，但如果监测装置的采样率够高，也可以捕捉其他出线残压波经折射衰减后的衰减波形。

2 电网过电压实时监测的技术难点

电网过电压测量的技术难点主要体现在不同类型的过电压，频率范围差异极大、过电压幅值差异大引起的末屏电流幅值差异极大和不同类型的电压叠加问题。频率范围问题：CT 带电运行时频率为50Hz，操作过电压时频率为kHz 级，雷电过电压时频率为MHz 级。这就要求电流传感器及信号采集、处理装置应具有较大的频率响应范围。电流变化范围大：CT 带电运行时，流过末屏接地线的电流幅值为mA 级；雷电过电压时，流过末屏接地线的电流接近kA 级。这就要求电流传感器应具有较大的量程，同时对小电流应具有足够的灵敏度。

3 实现手段

变电设备过电压在线测量装置由宽频大量程电子式电流传感器、宽频域监测单元和系统IED（智能电子设备） 主机组成。电流传感器获取CT 末屏电流，宽频域监测单元就地实现波形信号的数字化，站内各被测CT 数字信号汇集到IED 主机。CT 采用穿心式结构，末屏接地引下线直接穿过该电流传感器，电流传感器频率范围为50Hz~1MHz，量程范围1mA~100A，具有宽频域、大量程、不改变CT 原有接地方式、安全可靠等特点，在原有末屏引下装置基础上能实现带电安装。监测单元由电量信号同步采集调理电路、ADC（数模转换器） 信号采集器件和DSP（数字信号处理器） 组成。ADC 信号采集器件为多路100MHz 的ADC 信号采集器件，DSP 采用BF7070。

4 结语

现阶段对配电网过电压在线监测的研究主要集中于在线监测装置的研制，实际工程应用中还需要研究在线监测装置的布置问题。实际工程状况下配电网线路众多，而投入线路的过电压在线监测装置可能会因为追求效益最大化等原因存在数量不足的问题，故选择过电压在线监测装置布置的位置是实际工程应用中需要研究的一个关键点。