本發(fā)明涉及過(guò)電壓監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種特高壓GIS用分布式暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在電力工業(yè)中，GIS是指六氟化硫封閉式組合電器，國(guó)際上稱(chēng)為“氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備”(Gas Insulated Switchgear)，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS。它將一座變電站中除變壓器以外的一次設(shè)備，包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進(jìn)出線套管等，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)有機(jī)地組合成一個(gè)整體。GIS的優(yōu)點(diǎn)在于占地面積小，可靠性高，安全性強(qiáng)，維護(hù)工作量很小。GIS在運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)由于雷電或者開(kāi)關(guān)操作而產(chǎn)生雷電侵入波過(guò)電壓和操作過(guò)電壓，這兩類(lèi)過(guò)電壓在電力系統(tǒng)中會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行造成危害，也會(huì)對(duì)鄰近的二次設(shè)備造成干擾或損壞，因此有必要對(duì)特高壓輸電系統(tǒng)的電磁暫態(tài)與過(guò)電壓?jiǎn)栴}展開(kāi)研究。

目前對(duì)于特高壓輸電系統(tǒng)的電磁暫態(tài)與過(guò)電壓?jiǎn)栴}的研究主要采用電磁暫態(tài)仿真計(jì)算的方法，但實(shí)際各種過(guò)電壓的發(fā)生符合概率分布的特性，對(duì)系統(tǒng)真正的過(guò)電壓水平需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的積累才能掌握，目前對(duì)特高壓的暫態(tài)過(guò)電壓的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)尚較缺乏。雖然對(duì)110kV及以上系統(tǒng)也有部分進(jìn)行實(shí)測(cè)的研究，但目前的技術(shù)僅解決了高速采樣的問(wèn)題，可以捕獲雷電過(guò)電壓及變化較快的操作過(guò)電壓。由于采集板卡存儲(chǔ)容量的限制，無(wú)法覆蓋從工頻過(guò)電壓到雷電過(guò)電壓如此寬范圍的高采樣速率(＞5Msps)、長(zhǎng)記錄時(shí)間過(guò)電壓監(jiān)測(cè)的要求。如某監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集卡的高頻采樣頻率f設(shè)置為10Msps時(shí)，其單次連續(xù)采樣長(zhǎng)度為5ms，低頻采樣頻率f設(shè)為100ksps，則其單次連續(xù)采樣長(zhǎng)度為2s，但需要事先預(yù)知波形特征的情況下設(shè)置，無(wú)法自動(dòng)適應(yīng)波形的變化。目前針對(duì)特高壓輸電系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外都未見(jiàn)進(jìn)行長(zhǎng)期實(shí)測(cè)、統(tǒng)計(jì)研究，以掌握過(guò)電壓概率分布特性的報(bào)道。另外，對(duì)雷電過(guò)電壓，有可能發(fā)生連續(xù)多次雷擊，目前雖然一些高速采集系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單次定長(zhǎng)度的記錄，由于硬件轉(zhuǎn)存處理的速度較慢，不具備連續(xù)捕捉的能力，有可 能會(huì)捕捉不到后續(xù)發(fā)生的暫態(tài)電壓波形。

因此，針對(duì)特高壓GIS設(shè)備研究設(shè)計(jì)一套兼具測(cè)量雷電侵入波和操作過(guò)電壓的高性能暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)裝置尤為必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供的一種特高壓GIS用分布式暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)提高了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的抗干擾能力，同時(shí)能夠有效且準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和記錄GIS設(shè)備的各種暫態(tài)過(guò)電壓波形，有利于掌握GIS設(shè)備暫態(tài)過(guò)電壓波形特征和統(tǒng)計(jì)各類(lèi)過(guò)電壓水平，為絕緣配合提供了可靠且準(zhǔn)確的依據(jù)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種特高壓GIS用分布式暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括模擬通道電壓均為2000V的隔離電壓的主控制模塊、若干暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊及暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元；

每一個(gè)所述暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元均與一個(gè)所述暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊連接；全部的所述暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊均連接至所述主控制模塊；

所述暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元安裝在特高壓GIS本體上。

優(yōu)選的，所述主控制模塊包括光纖交換機(jī)和主站控制計(jì)算機(jī)；

所述主站控制計(jì)算機(jī)安裝有IEC61850客戶(hù)端監(jiān)控平臺(tái)軟件；

所述主站計(jì)算機(jī)通過(guò)所述光纖交換機(jī)在光纖以太網(wǎng)中與所述暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊通信；且通信協(xié)議符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)；

若干所述暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊分別用光纖連接至所述光纖交換機(jī)。

優(yōu)選的，所述光纖交換機(jī)和主站控制計(jì)算機(jī)均設(shè)置在屏柜內(nèi)；所述屏柜的外壁上設(shè)有容所述光纖通過(guò)的通孔。

優(yōu)選的，所述暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊包括雙控電源、隔離變壓器、監(jiān)測(cè)IED和暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置；

所述雙控電源與所述隔離變壓器的一側(cè)連接；

所述監(jiān)測(cè)IED和暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置均與所述隔離變壓器的另一側(cè)連接；

所述監(jiān)測(cè)IED與所述暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置之間采用TCP/IP接口連接；

所述暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置與所述暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元用電纜連接。

優(yōu)選的，所述雙控電源、暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置、監(jiān)測(cè)IED和隔離變壓器以從上到下的順序安裝在豎直放置的機(jī)柜內(nèi)；

所述機(jī)柜內(nèi)且靠近其底部處設(shè)置有接地銅排；

所述機(jī)柜內(nèi)得的側(cè)壁上設(shè)置有端子排。

優(yōu)選的，所述機(jī)柜和所述暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置的外壁均為不銹鋼絕緣外壁；所述隔離變壓器的電壓為5000至6000V；

所述機(jī)柜的頂部設(shè)置有風(fēng)扇；所述機(jī)柜內(nèi)的底部設(shè)置有加熱器。

優(yōu)選的，若干所述暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元分別設(shè)置在所述GIS本體外壁上、且靠近其內(nèi)部的感應(yīng)電極的位置上。

優(yōu)選的，所述暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元包括放大器和與所述放大器的輸入端連接且接地的絕緣手孔；

所述絕緣手孔設(shè)置在所述GIS本體外壁上、且靠近其內(nèi)部的感應(yīng)電極的位置上；

所述放大器的輸出端用電纜與所述暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置連接。

優(yōu)選的，所述放大器包括隔離電源、設(shè)置在電路板上的隔運(yùn)算放大器芯片及與所述運(yùn)算放大芯片連接的外圍電路；

所述隔離電源的一端與外部電源連接；所述隔離電源的另一端用導(dǎo)線連接至所述電路板；

所述放大器設(shè)置在金屬屏蔽殼體內(nèi)。

優(yōu)選的，所述絕緣手孔包括安裝在在所述GIS本體外壁上且靠近其內(nèi)部的感應(yīng)電極的位置上的手孔底座、與所述手孔底座配合使用的手孔蓋板及夾設(shè)在所述手孔底座與手孔蓋板之間的絕緣薄膜；

所述手孔蓋板的中心處設(shè)有容電纜穿過(guò)的通孔；

所述放大器的輸入端用電纜經(jīng)所述通孔與所述手孔底座連接。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了本發(fā)明提供一種特高壓GIS用分布式暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括主控制模塊、若干暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊及暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元；每一個(gè)暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元均與一個(gè)暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊連接；全部的暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊均連接至主控制模塊；暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元安裝在特高壓GIS本體上。本發(fā)明提出的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提高了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的抗干擾能力，同時(shí)能夠有效且準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和記錄GIS設(shè)備的各種暫態(tài)過(guò)電壓波形，有利于掌握GIS設(shè)備暫態(tài)過(guò)電壓波形特征和統(tǒng)計(jì)各類(lèi)過(guò)電壓水平，為絕緣配合提供了可靠且準(zhǔn)確的依據(jù)。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：

1、本發(fā)明提高了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的抗干擾能力，同時(shí)能夠有效且準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和記錄GIS設(shè)備的各種暫態(tài)過(guò)電壓波形，有利于掌握GIS設(shè)備暫態(tài)過(guò)電壓波形特征和統(tǒng)計(jì)各類(lèi)過(guò)電壓水平，為絕緣配合提供了可靠且準(zhǔn)確的依據(jù)。

2、本發(fā)明有效且可靠的讀取或設(shè)置暫態(tài)電壓監(jiān)測(cè)裝置的參數(shù)、接收暫態(tài)電壓監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)記錄的暫態(tài)電壓數(shù)據(jù)以及瀏覽暫態(tài)電壓數(shù)據(jù)。

3、本發(fā)明提高了放大器的抗干擾性能。所使用的高速、寬頻運(yùn)算放大器，保證放大電路具有足夠的帶寬和較快的速度，具有較高的輸入阻抗和較小的輸出阻抗，能夠?qū)崿F(xiàn)與前端傳感器及后端暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)裝置的阻抗匹配。運(yùn)算放大器和隔離電源都封裝在金屬屏蔽外殼當(dāng)中，這樣不僅提高放大器的抗干擾能力，也減小了高頻情況下雜散參數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

4、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，在GIS設(shè)備上設(shè)置手窗，手窗式傳感器安裝在手窗上。手窗式電容分壓的優(yōu)點(diǎn)在于，電容分壓電路具有較小的寄生電感，傳感器本身高頻特性較好，可以達(dá)到1GHz。

5、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，戶(hù)外柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠?qū)駜?nèi)溫度、濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使最低溫度保持在-25℃以上，最高溫度不超過(guò)55℃，柜內(nèi)無(wú)凝露和結(jié)冰，為監(jiān)測(cè)裝置提供適宜的運(yùn)行環(huán)境。

6、本發(fā)明所提供的雙控電源供電，正常工作時(shí)有交流220V電源供電，當(dāng)變電站有故障發(fā)生交流電源斷開(kāi)時(shí)，立即切換到UPS供電，實(shí)現(xiàn)了即使在變電站故障時(shí)，也不會(huì)漏記GIS的暫態(tài)過(guò)電壓。

7、本發(fā)明所提供的超級(jí)隔離變壓器的隔離電壓5000V，除了有一般的隔離功能外，還同時(shí)兼有抗共模和差模干擾的能力，有效避免特高壓變電站地電位抬升對(duì)供電電源的影響。采用超級(jí)隔離變壓器，能夠較好的抑制來(lái)自電源的干擾。

8、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)要求測(cè)試系統(tǒng)具有良好的頻率響應(yīng)特性和高采樣速率，并能夠長(zhǎng)時(shí)間記錄整個(gè)過(guò)程。暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置采用暫態(tài)電壓波形采樣速率自適應(yīng)實(shí)時(shí)壓縮技術(shù)，自動(dòng)根據(jù)信號(hào)的頻率調(diào)整存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的采樣速率，既能準(zhǔn)確捕捉快速波形，又能大大降低存儲(chǔ)波形占用的空間；采樣電壓突變事件啟動(dòng)技術(shù)，將過(guò)電壓完成過(guò)程分割為多個(gè)片段存儲(chǔ)，減少不必要區(qū)段的存儲(chǔ)，同時(shí)可以快速找到發(fā)生過(guò)電壓的位置。

9、本發(fā)明所提供的暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的隔離電壓避免通道之間互相干擾。系統(tǒng)采用超級(jí)隔離變壓器供電，除了有一般的隔離功能外，還同時(shí)兼有抗共模和差模干擾的能力，有效避免特高壓變電站地電位抬升對(duì)供電電源的影響，并能夠較好的抑制來(lái)自電源的干擾。暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模擬電路和數(shù)字電路之間的供電采用隔離電源為限制空間電磁波直接進(jìn)入監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)部形成的電磁干擾，過(guò)電壓信號(hào)采集板的模擬電路部分安裝了屏蔽殼，暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置采用不銹鋼屏蔽機(jī)箱，戶(hù)外柜采用不銹鋼柜體，內(nèi)部安裝接地排，信號(hào)電纜采用帶屏蔽同軸電纜，通信線采用光電隔離，都極大提高了本發(fā)明的隔離功能和抗干擾能力。

10、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)IED與暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置之間采用TCP/IP接口，實(shí)時(shí)接收暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置采集到的暫態(tài)過(guò)電壓波形。監(jiān)測(cè)IED與主站計(jì)算機(jī)之間采用光纖以太網(wǎng)，通信協(xié)議符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，將采集到的數(shù)據(jù)以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)接口的形式提供給上級(jí)IEC61850客戶(hù)端監(jiān)控平臺(tái)軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置的通訊標(biāo)準(zhǔn)化。

11、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，應(yīng)用廣泛，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種特高壓GIS用分布式暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的主控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)正面示意圖；

圖4是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)背面示意圖；

圖5是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-特高壓GIS本體、2-光纖交換機(jī)、3-主站控制計(jì)算機(jī)、4-光纖、5-屏柜、6-雙控電源、7-隔離變壓器、8-監(jiān)測(cè)IED、9-暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置、10-電纜、11-機(jī)柜、12-接地銅排、13-端子排、14-風(fēng)扇、15-加熱器、16-感應(yīng)電極、17-放大器、18-絕緣手孔、19-手孔底座、20-手孔蓋板、21-絕緣薄膜。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種特高壓GIS用分布式暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；包括模擬通道電壓均為2000V的隔離電壓的主控制模塊、若干暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊及暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元；

每一個(gè)暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元均與一個(gè)暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊連接；全部的暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊均連接至主控制模塊；

暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元安裝在特高壓GIS本體1上。

如圖2所示，主控制模塊包括光纖交換機(jī)2和主站控制計(jì)算機(jī)3；

主站控制計(jì)算機(jī)3安裝有IEC61850客戶(hù)端監(jiān)控平臺(tái)軟件；

主站計(jì)算機(jī)通過(guò)光纖交換機(jī)2在光纖4以太網(wǎng)中與暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊通信；且通信協(xié)議符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)；

若干暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊分別用光纖4連接至光纖交換機(jī)2。

光纖交換機(jī)2和主站控制計(jì)算機(jī)3均設(shè)置在屏柜5內(nèi)；屏柜5的外壁上設(shè)有容光纖4通過(guò)的通孔。

如圖3和4所示，暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊包括雙控電源6、隔離變壓器7、監(jiān)測(cè)IED8和暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置9；

雙控電源6與隔離變壓器7的一側(cè)連接；

監(jiān)測(cè)IED8和暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置9均與隔離變壓器7的另一側(cè)連接；

監(jiān)測(cè)IED8與暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置9之間采用TCP/IP接口連接；

暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置9與暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元用電纜10連接。

雙控電源6、暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置9、監(jiān)測(cè)IED8和隔離變壓器7以從上到下的順序安裝在豎直放置的機(jī)柜11內(nèi)；

機(jī)柜11內(nèi)且靠近其底部處設(shè)置有接地銅排12；

機(jī)柜11內(nèi)得的側(cè)壁上設(shè)置有端子排13。

機(jī)柜11和暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置9的外壁均為不銹鋼絕緣外壁；隔離變壓器7的電壓為5000至6000V；

機(jī)柜11的頂部設(shè)置有風(fēng)扇14；機(jī)柜11內(nèi)的底部設(shè)置有加熱器15。

如圖5所示，若干暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元分別設(shè)置在GIS本體1外壁上、且靠近其內(nèi) 部的感應(yīng)電極16的位置上。

暫態(tài)過(guò)電壓取樣單元包括放大器17和與放大器17的輸入端連接且接地的絕緣手孔18；

絕緣手孔18設(shè)置在GIS本體1外壁上、且靠近其內(nèi)部的感應(yīng)電極16的位置上；

放大器17的輸出端用電纜10與暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置9連接。

放大器17包括隔離電源、設(shè)置在電路板上的隔運(yùn)算放大器17芯片及與運(yùn)算放大芯片連接的外圍電路；

隔離電源的一端與外部電源連接；隔離電源的另一端用導(dǎo)線連接至電路板；

放大器17設(shè)置在金屬屏蔽殼體內(nèi)。

絕緣手孔18包括安裝在在GIS本體1外壁上且靠近其內(nèi)部的感應(yīng)電極16的位置上的手孔底座19、與手孔底座19配合使用的手孔蓋板20及夾設(shè)在手孔底座19與手孔蓋板20之間的絕緣薄膜21；

手孔蓋板20的中心處設(shè)有容電纜10穿過(guò)的通孔；

放大器17的輸入端用電纜10經(jīng)通孔與手孔底座19連接。

本發(fā)明提供一種特高壓GIS用分布式暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用例，包括暫態(tài)過(guò)電壓信號(hào)取樣裝置、暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)裝置、主站系統(tǒng)以及信號(hào)電纜、通訊電纜。每個(gè)特高壓GIS變電站，包含一套主站系統(tǒng)、若干暫態(tài)過(guò)電壓信號(hào)取樣裝置及暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)裝置，系統(tǒng)采用分布式設(shè)計(jì)，暫態(tài)過(guò)電壓信號(hào)取樣裝置和暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)裝置都安裝在被測(cè)點(diǎn)處，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝1套，通過(guò)光纖以太網(wǎng)與主站計(jì)算機(jī)相連。

(1)暫態(tài)過(guò)電壓信號(hào)取樣裝置

暫態(tài)過(guò)電壓信號(hào)取樣裝置包括手窗式傳感器和放大器。手窗式傳感器包括感應(yīng)電極、手窗蓋板及感應(yīng)電極和手窗蓋板間的聚合物。在GIS設(shè)備上設(shè)置手窗，手窗式傳感器安裝在手窗上。GIS母線導(dǎo)體和感應(yīng)電極間的分布電容構(gòu)成電容分壓器的高壓臂電容C1，感應(yīng)電極和手窗蓋板間以聚合物進(jìn)行絕緣，構(gòu)成集中電容，作為低壓臂電容C2，手 窗蓋板接地，以此形成電容分壓。手窗式電容分壓的優(yōu)點(diǎn)在于，電容分壓電路具有較小的寄生電感，傳感器本身高頻特性較好，可以達(dá)到1GHz。

放大器包括隔離電源、運(yùn)算放大器芯片及其外圍電路、金屬屏蔽外殼。隔離電源的隔離電壓為6000V，為放大電路供電，提高放大器的抗干擾性能。由于GIS設(shè)備的暫態(tài)過(guò)電壓信號(hào)涵蓋了從幾十赫茲到上百兆赫茲的信號(hào)，因此選擇了高速、寬頻運(yùn)算放大器，保證放大電路具有足夠的帶寬和較快的速度。放大器具有較高的輸入阻抗和較小的輸出阻抗，能夠?qū)崿F(xiàn)與前端傳感器及后端暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)裝置的阻抗匹配。運(yùn)算放大器和隔離電源都封裝在金屬屏蔽外殼當(dāng)中，這樣不僅提高放大器的抗干擾能力，也減小了高頻情況下雜散參數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

(2)戶(hù)外分布式暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)裝置

戶(hù)外分布式暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被測(cè)點(diǎn)的電壓變化情況，當(dāng)有過(guò)電壓發(fā)生時(shí)，啟動(dòng)波形記錄，并將波形數(shù)據(jù)上傳給主站計(jì)算機(jī)，采用分布式設(shè)計(jì)，就近安裝在被測(cè)點(diǎn)附近，通過(guò)光纖以太網(wǎng)與主站計(jì)算機(jī)相連。暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)裝置包括戶(hù)外柜、雙控電源、隔離變壓器、暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置、監(jiān)測(cè)IED。雙控電源、隔離變壓器、暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置、監(jiān)測(cè)IED安裝于戶(hù)外柜內(nèi)。

1)戶(hù)外柜：戶(hù)外柜采用分布式安裝，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝一臺(tái)，采用不銹鋼雙層隔熱結(jié)構(gòu)，配置溫濕度控制器，柜體上方安裝風(fēng)扇，下方安裝加熱器，能夠?qū)駜?nèi)溫度、濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使最低溫度保持在-25℃以上，最高溫度不超過(guò)55℃，柜內(nèi)無(wú)凝露和結(jié)冰，為監(jiān)測(cè)裝置提供適宜的運(yùn)行環(huán)境。柜內(nèi)設(shè)專(zhuān)用接地銅排，柜內(nèi)的所有裝置通過(guò)銅線與接地銅排連接。

2)雙控電源：柜內(nèi)采用雙控電源供電，一路接變電站交流220V電源，另一路接變電站內(nèi)UPS。正常工作時(shí)有交流220V電源供電，當(dāng)變電站有故障發(fā)生交流電源斷開(kāi)時(shí)，立即切換到UPS供電，這樣在變電站故障時(shí)，不會(huì)漏記GIS的暫態(tài)過(guò)電壓。

3)隔離變壓器：雙控電源的輸出與隔離變壓器連接，隔離變壓器為柜內(nèi)裝置提供電源。隔離變壓器采用超級(jí)隔離變壓器，超級(jí)隔離變壓器的隔離電壓5000V，除了有一般的隔離功能外，還同時(shí)兼有抗共模和差模干擾的能力，有效避免特高壓變電站地電位抬升對(duì)供電電源的影響。采用超級(jí)隔離變壓器，能夠較好的抑制來(lái)自電源的干擾。

4)暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置。暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)要求測(cè)試系統(tǒng)具有良好的頻率響應(yīng)特性和高采樣速率，并能夠長(zhǎng)時(shí)間記錄整個(gè)過(guò)程。暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置采用暫態(tài)電壓波形采樣速率自適應(yīng)實(shí)時(shí)壓縮技術(shù)，自動(dòng)根據(jù)信號(hào)的頻率調(diào)整存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的采樣速率，既能準(zhǔn)確捕捉快速波形，又能大大降低存儲(chǔ)波形占用的空間；采樣電壓突變事件啟動(dòng)技術(shù)，將過(guò)電壓完成過(guò)程分割為多個(gè)片段存儲(chǔ)，減少不必要區(qū)段的存儲(chǔ)，同時(shí)可以快速找到發(fā)生過(guò)電壓的位置。以上算法采用DSP+FPGA的硬件實(shí)現(xiàn)。裝置有3個(gè)獨(dú)立的相互隔離的采樣通道模塊和一個(gè)傳輸模塊組成，這樣的設(shè)計(jì)在保證通道之間相互隔離的前提下提高了裝置單次的采樣效率，使得對(duì)于多通道間信號(hào)對(duì)比的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。傳輸模塊配有USB和TCP/IP兩種通信接口，USB接口供調(diào)試使用，TCP/IP接口供在線監(jiān)測(cè)使用。

5)暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)IED.監(jiān)測(cè)IED與暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置之間采用TCP/IP接口，實(shí)時(shí)接收暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置采集到的暫態(tài)過(guò)電壓波形。監(jiān)測(cè)IED與主站計(jì)算機(jī)之間采用光纖以太網(wǎng)，通信協(xié)議符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，將采集到的數(shù)據(jù)以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)接口的形式提供給上級(jí)IEC61850客戶(hù)端監(jiān)控平臺(tái)軟件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置的通訊標(biāo)準(zhǔn)化。

(3).主站系統(tǒng)

主站系統(tǒng)包括：一臺(tái)屏柜、一臺(tái)光纖交換機(jī)、一臺(tái)工控機(jī)以及安裝在工控機(jī)上的軟件系統(tǒng)。光纖交換機(jī)和工控機(jī)安裝在屏柜上。工控機(jī)上安裝有IEC61850客戶(hù)端監(jiān)控平臺(tái)軟件，通過(guò)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)接口與暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)裝置通信，用于讀取或設(shè)置暫態(tài)電壓監(jiān)測(cè)裝置的參數(shù)、接收暫態(tài)電壓監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)記錄的暫態(tài)電壓數(shù)據(jù)以及瀏覽暫態(tài)電壓數(shù)據(jù)。

(4).抗干擾設(shè)計(jì)

變電站暫態(tài)過(guò)電壓過(guò)程通常伴隨著強(qiáng)烈的電磁騷擾，需考慮測(cè)量設(shè)備的抗干擾能力，并防止其對(duì)變電站其他設(shè)備的二次騷擾問(wèn)題。特高壓變電站正常運(yùn)行時(shí)的環(huán)境電磁干擾也不容忽視，因此，暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須采取一定的抗干擾措施。

1)通道隔離

暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各模擬通道之間相互隔離，隔離電壓2000V，避免通道之間互相干擾。

2)電源隔離

系統(tǒng)采用超級(jí)隔離變壓器供電，隔離電壓5000V，除了有一般的隔離功能外，還同時(shí)兼有抗共模和差模干擾的能力，有效避免特高壓變電站地電位抬升對(duì)供電電源的影響。采用超級(jí)隔離變壓器，能夠較好的抑制來(lái)自電源的干擾。暫態(tài)過(guò)電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模擬電路和數(shù)字電路之間的供電采用隔離電源，隔離電壓6000V.

3)屏蔽和接地

為限制空間電磁波直接進(jìn)入監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)部形成的電磁干擾，過(guò)電壓信號(hào)采集板的模擬電路部分安裝了屏蔽殼，暫態(tài)過(guò)電壓記錄裝置采用19英寸不銹鋼屏蔽機(jī)箱，戶(hù)外柜采用不銹鋼柜體，內(nèi)部安裝接地排，信號(hào)電纜采用帶屏蔽同軸電纜，通信線采用光電隔離。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。