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超低頻耐壓試驗儀性能穩定,測量準確


528,利用超大型電力系統電磁暫態(tài)仿真平臺,國網(wǎng)西藏電科院系統室主管許江波模擬西藏電網(wǎng)晚高峰運行場(chǎng)景,通過(guò)接入構網(wǎng)型儲能設備的全電磁暫態(tài)模型,分析該區域電網(wǎng)的特定運行場(chǎng)景下的可靠穩定特性。

全電磁暫態(tài)仿真建模需要將大電網(wǎng)仿真時(shí)間尺度細化至微秒級,其中至關(guān)重要的是攻克50微秒步長(cháng)實(shí)時(shí)仿真技術(shù)。

研究是漫長(cháng)而枯燥的,考驗著(zhù)每一位研究人員的信心和耐心。當仿真步長(cháng)越小時(shí),仿真模型越準確。為攻克50微秒實(shí)時(shí)仿真步長(cháng)的問(wèn)題,他們用了2年的時(shí)間。



一、產(chǎn)品及選用(WBVLF3000超低頻耐壓試驗儀性能穩定,測量準確

1、命名說(shuō)明

2、超低頻系列產(chǎn)品                         1

型號

額定電壓

帶載能力

電源保險管

重量

用途

VLF-30/1.1

30kV

(峰值)

0.1Hz,1.1μF

10A

控制器:4

升壓體:25

10KV電纜、發(fā)電機

0.05Hz,2.2μF

0.02Hz,5.5μF

VLF-50/5

50kV

(峰值)

0.1Hz,5μF

55A

控制器:5

升壓體:55

用于電纜故障的燒穿

0.05Hz,10μF

0.02Hz,25μF

VLF-80/1.1

80kV

(峰值)

0.1Hz,1.1μF

30A

控制器:5

升壓體:45

35Kv電纜、發(fā)電機

0.05Hz,2.2μf

0.02Hz,5.5μF

3、根據被試對向選擇適當規格的產(chǎn)品。

使用時(shí),試品電容量不得超過(guò)儀器的額定容量。試品電容量過(guò)小,會(huì )影響輸出波形。若小于0.05μF,儀器將不能正常輸出??刹⒙?lián)0.1 μF的電容輔助輸出。下面是一些設備的電容量,供用戶(hù)參考。

不同發(fā)電機的單相對地電容量                          2


    

     

發(fā)電機容量(MW

200

300

600

85

125-150

300

400

單相對地

電容(μF

0.2-0.25

0.18-0.26

0.31-0.34

0.69

1.8-1.9

1.7-2.5

2.0-2.5

交聯(lián)聚乙烯絕緣單芯電力電纜的電容量(μF/km)    3

電容μF/Km

電壓kV

10

0.15

0.17

0.18

0.19

0.21

0.24

0.26

0.28

0.32

0.38

-


35

-

-

-

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.19

截面積cm2

16

25

35

50

70

95

120

150

185

240

270

4、試品電流的估算方法:

計算公式:?。桑剑拨?/span>fCU

二、絕緣耐壓試驗原理(WBVLF3000超低頻耐壓試驗儀性能穩定,測量準確

超低頻絕緣耐壓試驗實(shí)際上是工頻耐壓試驗的一種替代方法。我們知道,在對大型發(fā)電機、電纜等試品進(jìn)行工頻耐壓試驗時(shí),由于它們的絕緣層呈現較大的電容量,所以需要很大容量的試驗變壓器或諧振變壓器。這樣一些巨大的設備,不但笨重,造價(jià)高,而且使用十分不便。為了解決這一矛盾,電力部門(mén)采用了降低試驗頻率,從而降低了試驗電源的容量。從國內外多年的理論和實(shí)踐證明,用0.1Hz超低頻耐壓試驗替代工頻耐壓試驗,不但能有同樣的等效性,而且設備的體積大為縮小,重量大為減輕 ,理論上容量約為工頻的五百分之一。試驗程序大大地減化,與工頻試驗相比優(yōu)越性更多。這就是為什么發(fā)達國家普遍采用這一方法的原因。我國電力部以委托武漢高壓研究所起草了《35kV及以下交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜超低頻(0.1Hz)耐壓試驗方法》行業(yè)標準。我國正在推廣這一方法,本儀器是根據我國這一需要研制而成的??蓮V泛用于電纜、大型高壓旋轉電機、電力電容器的交流耐壓試驗之中。

三、產(chǎn)品簡(jiǎn)介(WBVLF3000超低頻耐壓試驗儀性能穩定,測量準確

本產(chǎn)品接合了現代數字變頻先進(jìn)技術(shù),采用微機控制,升壓、降壓、測量、保護完全自動(dòng)化,并且在自動(dòng)升壓過(guò)程中能進(jìn)行人工干預。由于全電子化,所以體積小重量輕、大屏幕液晶顯示,清晰直觀(guān)、打印機輸出試驗報告。設計指標完全符合《電力設備專(zhuān)用測試儀器通用技術(shù)條件,第4部分:超低頻高壓發(fā)生器通用技術(shù)條件》電力行業(yè)標準,使用十分方便?,F在國內外均采用機械式的辦法進(jìn)行調制和解調產(chǎn)生超低頻信號,所以存在正弦波波形不標準,測量誤差大,高壓部分有火花放電,設備笨重,而且正弦波的二,四象限還需要大功率高壓電阻進(jìn)行放電整形,所以設備的整體功耗較大。本產(chǎn)品均能克服這樣一些不足之處,另外,還有如下特點(diǎn)需要特別說(shuō)明:

電流、電壓數據均直接通過(guò)高壓側采樣獲得,所以數據真實(shí)、準確。

過(guò)壓保護:當輸出超過(guò)所設定的限壓值時(shí),儀器將停機保護,動(dòng)作時(shí)間小于20ms。

過(guò)流保護:設計為高低壓雙重保護,高壓側可按設定值進(jìn)行精準停機

保護;低壓側的電流超過(guò)額定電流時(shí)將進(jìn)行停機保護,動(dòng)作時(shí)間都小于20ms。

 高壓輸出保護電阻設計在升壓體內,所以外面不需另接保護電阻。

由于采用了高低壓閉環(huán)負反饋控制電路,所以輸出無(wú)容升效應。

四、技術(shù)參數(WBVLF3000超低頻耐壓試驗儀性能穩定,測量準確

1、輸出額定電壓:參見(jiàn)表1

2、輸出頻率:0.1Hz、0.05Hz、0.01Hz。

3、帶載能力:參見(jiàn)表1    0.1  Hz  *大1.1μF

0.05 Hz  *大2.2μF

0.02 Hz  *大5.5μF

4、測量精度:3%

5、電壓正,負峰值誤差:≤3%

6、電壓波形失真度:≤5%

7、使用條件:戶(hù)內、戶(hù)外;溫度:-10℃∽+40℃;濕度:≤85RH

8、電源:交流50 Hz,220V ±5%

9、電源保險管:參見(jiàn)表1


五、結構說(shuō)明(WBVLF3000超低頻耐壓試驗儀性能穩定,測量準確

1、控制器面板示意圖  

                             圖1

1中各部件示意以及功能說(shuō)明:

(1)“:接地端子,使用時(shí)與大地相連。

(2)“控制輸出:輸出多芯插座,使用時(shí)與升壓體的輸入多芯插座相連。

(3)“對比度:對比度調節旋扭,用于調節液晶顯示器的對比度。

(4)“功能鍵:其功能由顯示器提示欄對應位置提示。

(5)“AC220V”:電源輸入插座,內藏保險管。

(6)“開(kāi)關(guān):電源開(kāi)關(guān)。內藏指示燈,開(kāi)時(shí)亮,關(guān)時(shí)熄。

(7)“打印機:打印測試報告。

(8)“液晶顯示器:顯示測試數據。

2、升壓器結構示意圖

 操作說(shuō)明

1、連線(xiàn)方法

                        圖3 (連線(xiàn)圖)

連線(xiàn)說(shuō)明:用本產(chǎn)品隨機配備的兩根專(zhuān)用線(xiàn)和接地線(xiàn)按圖3的方法連接。電源插座用電源線(xiàn)連至50Hz/220V的交流電上。

2、操作程序

(1) 開(kāi)機。(注意:每次開(kāi)機前都要對試品充分放電,升壓過(guò)程中需要停機時(shí)請先按停機鍵,再用電源開(kāi)關(guān))

按上述方法連好所有線(xiàn)路之后,就可以將電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)。儀器在微機上電復位下,自動(dòng)進(jìn)入如圖4所示的設限界面。在進(jìn)行連線(xiàn)、拆線(xiàn)、或暫不使用儀器時(shí),應將電源關(guān)掉。電源插座上裝有保險管。若開(kāi)機屏幕無(wú)顯示,應先檢查保險管是否熔斷。大小應按表1提供的數據更換。

(2) 設置限定參數

                      圖4(設定界面)

在圖4所示的設限界面上,可根據試驗的需要設定好試驗頻率、試驗電壓、高壓側的過(guò)壓保護值、過(guò)流保護值、試驗時(shí)間。將光標移到相應的設定,按確定鍵選擇。

頻率有三種選擇:0.1、0.05、0.02。它規定了儀器的輸出頻率。單位為Hz

試驗電壓范圍為10KV至額定值。(請不要設小于10KV的試驗電壓),它規定了我們所要升至的試驗電壓。儀器升至這個(gè)設定電壓值時(shí),就不再升壓,并保持在這個(gè)峰值下進(jìn)行等幅的正弦波輸出。

電壓保護值設定范圍為0至額定值,單位為kV。它規定了通過(guò)試品的電壓上限值,當電壓超過(guò)此設定時(shí),儀器自動(dòng)切斷輸出,進(jìn)行停機操作。一般情況下電壓保護值設定為比試驗電壓高4KV。

電流保護值設定范圍為0至額定值,單位為mA。它規定了通過(guò)試品的電流上限值,當電流超過(guò)此設定時(shí),儀器自動(dòng)切斷輸出,進(jìn)行停機操作。

定時(shí)修改范圍:0-99分。它規定了試驗時(shí)間的長(cháng)短。單位為分鐘。

以上電壓,電流均為峰值,儀器顯示的測量數據,以及打印報告上的電壓電流值均為峰值。

將光標移到啟動(dòng)試驗電壓按確定鍵,儀器進(jìn)入圖5所示的升壓界面。

 自動(dòng)升壓

自檢成功后,儀器自動(dòng)進(jìn)入升壓狀態(tài)。儀器將用若干個(gè)周期的時(shí)間將電壓升至設定值。在升壓過(guò)程中,按停機鍵,儀器將切斷電壓輸出,回到開(kāi)始畫(huà)面。當升壓值接近設定值時(shí)出現圖6。

                          圖6

此時(shí)按“上下”鍵,微調電壓,按“確定”鍵,儀器開(kāi)始計時(shí),計時(shí)結束后自動(dòng)打印試驗報告?;氐介_(kāi)始畫(huà)面,放電結束后再開(kāi)始下一次測量。

★另外還有兩種非正常停機:過(guò)壓保護停機、過(guò)流保護停機。停機后出現相應的提示界面,放電結束后,再調整限制電壓值或限制電流值,再開(kāi)始下次測量。

50微秒的實(shí)時(shí)仿真步長(cháng)意味著(zhù)系統要在1秒鐘內對華東電網(wǎng)6000個(gè)節點(diǎn)進(jìn)行20000次計算?!眹译娋W(wǎng)仿真中心副總工程師、數?;旌戏抡嫜芯渴抑魅沃焖嚪f解釋?zhuān)@好比讓數字電網(wǎng)練就“凌波微步”,“每一個(gè)CPU內核既要完成自己的任務(wù),又要與其他CPU內核交互數據,還要完成與外接物理裝置上萬(wàn)路信號的交互,且計算速度必須跟實(shí)際物理過(guò)程同步?!?/span>

經(jīng)過(guò)不斷探索和論證,科研團隊在50微秒實(shí)時(shí)仿真步長(cháng)技術(shù)方向開(kāi)展攻關(guān),先后攻克模型算法、數值穩定、計算技術(shù)及平臺架構等技術(shù)難點(diǎn)。

2017年,團隊在華東區域電網(wǎng)開(kāi)展了故障反演試驗,現場(chǎng)幾萬(wàn)路信號實(shí)時(shí)交互,故障仿真模型仿真結果與實(shí)際波形幾乎重合,華東區域電網(wǎng)第1次實(shí)現了精準的電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真,50微秒實(shí)時(shí)仿真步長(cháng)在大電網(wǎng)仿真中實(shí)現。



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