虛擬技術(shù)變電站高電壓試驗(yàn)技術(shù)分析

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摘要：高電壓試驗(yàn)技術(shù)是電力系統(tǒng)的運(yùn)行基礎(chǔ)，其關(guān)鍵的作用就是可以從根本上對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)有著保障。結(jié)合當(dāng)下情況來看超高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程之中，需要一定的技術(shù)來進(jìn)行相關(guān)的建設(shè)高電壓試驗(yàn)技術(shù)模擬，那么虛擬技術(shù)正好補(bǔ)齊了相關(guān)的技術(shù)漏洞，使得超高壓建設(shè)更加順利。比如在進(jìn)行六盤山750kV變電站主變擴(kuò)建工程之中，就有相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，使得工程的建設(shè)符合項(xiàng)目預(yù)期，優(yōu)化了寧夏電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，符合國家相關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策。

關(guān)鍵詞：虛擬技術(shù)；高電壓；試驗(yàn)技術(shù)；分析

在我們?nèi)粘Ｉ鐣?huì)生活之中，使用最為多的能源資源應(yīng)該就是電力資源了，電力能源已經(jīng)輻射到了社會(huì)之中的方方面面，如果沒有電力資源的支持，社會(huì)生活將陷入癱瘓。在電力生產(chǎn)、傳輸?shù)鹊鹊囊幌盗羞^程之中，需要許多的技術(shù)予以支持，任何涉及電力資源的技術(shù)都是非常重要的一部分。而在現(xiàn)階段，我們已經(jīng)邁入了信息化的時(shí)代，各種信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)蓬勃發(fā)展，虛擬技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，并且被廣泛運(yùn)用到社會(huì)生活的方方面面。在電力系統(tǒng)之中，虛擬技術(shù)的應(yīng)用也非常廣泛，在生產(chǎn)和服務(wù)的領(lǐng)域都能夠發(fā)現(xiàn)其身影。那么對(duì)于高電壓試驗(yàn)技術(shù)來說，其與虛擬技術(shù)的結(jié)合可以很好地解決前者進(jìn)行實(shí)際操作遇到的種種問題，使得相關(guān)的試驗(yàn)可以順利進(jìn)行。高電壓試驗(yàn)技術(shù)的主要作用是對(duì)于電力系統(tǒng)之中的電氣設(shè)備進(jìn)行故障的檢測，這對(duì)于電力系統(tǒng)來說非常的重要，如果不能夠?qū)τ诠收线M(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的檢測和處理，那么就需要花費(fèi)大量的時(shí)間去進(jìn)行修理，這就會(huì)對(duì)于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響，進(jìn)而對(duì)于社會(huì)生活的正常運(yùn)行造成不可挽回的影響[1]。所以對(duì)于電氣設(shè)施的絕緣狀況嚴(yán)格的監(jiān)控，并且及時(shí)精確地檢測故障信息與位置是非常重要的實(shí)際操作的部分。

1關(guān)于電力系統(tǒng)的故障模擬需要的實(shí)驗(yàn)室硬件

通常來說，要想精確運(yùn)用虛擬技術(shù)對(duì)于電力系統(tǒng)的故障進(jìn)行模擬，就應(yīng)該對(duì)于電力系統(tǒng)常見故障全面了解。在電力系統(tǒng)的故障之中，可以分成兩個(gè)類型，一類是簡單故障，一類是復(fù)合故障。對(duì)于簡單故障來說，多數(shù)情況下指的是電力系統(tǒng)運(yùn)行正常，但是設(shè)備的某個(gè)部分出現(xiàn)了斷相或是短路的狀況；而復(fù)合故障從其字面意思來理解，就是兩個(gè)以上的簡單故障發(fā)生的加和情況。從長時(shí)間的對(duì)于整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，電力系統(tǒng)最為常見的故障類型就是短路，一旦出現(xiàn)短路的狀況，那么整個(gè)電力系統(tǒng)的總阻抗就會(huì)減小，在電力系統(tǒng)之中，短時(shí)間之內(nèi)會(huì)產(chǎn)生極大的電流，強(qiáng)電流的出現(xiàn)會(huì)伴隨著大量熱力的產(chǎn)生，而且會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)效應(yīng)，這會(huì)對(duì)于電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，使得電力系統(tǒng)最終受到損傷。在短路點(diǎn)的周邊電壓，也會(huì)有著較為明顯減少，這會(huì)使得電力供應(yīng)可能中斷；在短路發(fā)生時(shí)，電氣設(shè)備存在被短點(diǎn)電弧燒毀的可能；如果短路故障出現(xiàn)的位置是發(fā)電站的周圍，這會(huì)對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響，而不是對(duì)于某一部分的影響，情況嚴(yán)重的話，可能使得電網(wǎng)大面積出現(xiàn)崩潰的狀況；不對(duì)稱的接地短路還有可能產(chǎn)生零序電流，使其和周邊的網(wǎng)絡(luò)通訊線路形成感應(yīng)電勢，對(duì)于正常的通訊造成影響，對(duì)于人和設(shè)備的安全都可能產(chǎn)生影響[2]。所以要想解決相關(guān)的問題，應(yīng)該對(duì)于短路電流的計(jì)算，使得短路造成的危害可以降到最低，這是為了解決四個(gè)方面的問題，第一是對(duì)于主要的運(yùn)行方法的確定和適宜的主接線方案的設(shè)計(jì)；第二是可以準(zhǔn)確解決短路故障，整定并選擇相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置；第三是對(duì)于載流導(dǎo)體和電氣設(shè)施的合理使用；第四是對(duì)于機(jī)械強(qiáng)度與穩(wěn)定性的校驗(yàn)使用短路電流進(jìn)行。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)備來說，基本的有沖擊電壓、電流發(fā)生器，直流高壓發(fā)生器，數(shù)字波形記錄儀，100千伏無局部放電工頻試驗(yàn)變壓器，250千伏工頻試驗(yàn)變壓器，60千伏直流電壓發(fā)生器，變壓器油色譜分析儀和相關(guān)的配套的測試記錄儀器，數(shù)字化測量與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備等等[3]。

2對(duì)于基于虛擬技術(shù)的高電壓試驗(yàn)技術(shù)的分析

高電壓試驗(yàn)技術(shù)和虛擬技術(shù)的結(jié)合，主要需要依靠相關(guān)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和試驗(yàn)技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)的融合在很大程度上解決了現(xiàn)存的一些問題，不僅僅使得相關(guān)的電力設(shè)備的維護(hù)工作人員工作更加的便捷，而且還有遠(yuǎn)程進(jìn)行維護(hù)的技術(shù)可能，使得相關(guān)的工作具有了更加精確和細(xì)致的特點(diǎn)。通常來說，對(duì)于高壓設(shè)備的試驗(yàn)是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，只有電氣設(shè)備通過了相關(guān)的試驗(yàn)，在實(shí)際的投入使用之后，才能夠有符合標(biāo)準(zhǔn)值的運(yùn)行。這些高壓設(shè)備的試驗(yàn)需要進(jìn)行的有很多，比如對(duì)于設(shè)備的絕緣電阻的測試，在和虛擬技術(shù)結(jié)合的情況之下，就可以把設(shè)備的絕緣標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)整定在系統(tǒng)的平臺(tái)之中，利用對(duì)于相關(guān)的設(shè)備的數(shù)據(jù)收集和故障前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行的對(duì)比，就能夠判斷出設(shè)備的絕緣電阻是不是低于標(biāo)準(zhǔn)值，同時(shí)也能夠通過相關(guān)的數(shù)據(jù)的對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)于故障發(fā)生是否有對(duì)絕緣的影響進(jìn)行預(yù)測判斷。在對(duì)于虛擬技術(shù)和高電壓試驗(yàn)技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用過程中，通過一系列的對(duì)于電氣設(shè)備的試驗(yàn)，也可以發(fā)現(xiàn)該技術(shù)平臺(tái)存在的不足之處，那么就能夠利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的程序的完善，提升整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，使得高電壓的虛擬試驗(yàn)更加符合實(shí)際的要求[4]。

3實(shí)際進(jìn)行試驗(yàn)軟件的關(guān)于故障的模擬和分析

在進(jìn)行相關(guān)的工程建設(shè)過程之中，首先應(yīng)該有對(duì)于電力系統(tǒng)常見的故障進(jìn)行模擬的措施，比如實(shí)際的進(jìn)行靈州±800千伏換流站主變擴(kuò)建工程，該工程是國家電網(wǎng)公司第五回特高壓直流工程，第一條網(wǎng)側(cè)接入交流750kV的±800千伏特高壓直流輸電工程，該工程建設(shè)完成有利于推進(jìn)750kV網(wǎng)絡(luò)電力直流外送。那么在進(jìn)行該工程建設(shè)之前，就應(yīng)該有對(duì)于電力系統(tǒng)相關(guān)狀態(tài)的模擬，在虛擬技術(shù)的應(yīng)用之下，為高電壓試驗(yàn)技術(shù)的運(yùn)用提供了極大便利，能夠更好地模擬出超高壓狀態(tài)下的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。如果實(shí)際中電力系統(tǒng)發(fā)生了故障，那么電力系統(tǒng)之中的各個(gè)組成的設(shè)備，其相關(guān)的參數(shù)都會(huì)有一定的因?yàn)楣收隙a(chǎn)生的變化，那么在這個(gè)過程之中，假如使用虛擬技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的模擬，就應(yīng)該對(duì)于電力系統(tǒng)相關(guān)的各個(gè)設(shè)備的故障參數(shù)全面了解。運(yùn)用電磁暫態(tài)仿真技術(shù)對(duì)于電力系統(tǒng)在發(fā)生故障的情況之下的狀態(tài)進(jìn)行模擬，以此掌握電力系統(tǒng)的相應(yīng)參數(shù)的變化的趨勢，在進(jìn)行實(shí)際的暫態(tài)仿真技術(shù)的運(yùn)用過程之中，應(yīng)該有對(duì)于該技術(shù)的運(yùn)行原理的了解。該類型的故障暫態(tài)仿真模擬技術(shù)是在電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)之下，模擬一些具有短路故障的線路與短路點(diǎn)的電壓和電流，這表明了其主要的是選取單相電路作為一個(gè)分析的目標(biāo)，對(duì)于其可能發(fā)生的故障進(jìn)行操作暫態(tài)的仿真，這樣就可以獲得電氣設(shè)備在開關(guān)閉合的狀況之下的相對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，相關(guān)的工作人員就能夠利用這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行其相應(yīng)的故障發(fā)生之時(shí)的變化趨勢的分析[5]。在電氣設(shè)備之中，開關(guān)是非常重要的一個(gè)部分，電力系統(tǒng)里面的大部分的重要部分都會(huì)受到開關(guān)的制約，其是電力系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)作的一個(gè)重要保證。一個(gè)電氣設(shè)備在投入電力系統(tǒng)使用之前，需要對(duì)于其相關(guān)的開關(guān)進(jìn)行各個(gè)種類的試驗(yàn)，來確保其性能可以正常發(fā)揮出來。電氣設(shè)備的開關(guān)的通斷性能，主要的是通過接通與分?jǐn)鄡蓚€(gè)方面的質(zhì)量來進(jìn)行檢驗(yàn)，在實(shí)際的電氣設(shè)備的工作之中，接通電源的一瞬間，接電源的靜觸頭和接設(shè)備的動(dòng)觸頭會(huì)產(chǎn)生碰撞，假如開關(guān)的質(zhì)量有問題，那么在這個(gè)過程之中，會(huì)有斷續(xù)的電弧出現(xiàn)，在此狀態(tài)之下，開關(guān)的觸頭就有可能被腐蝕。在后續(xù)的電氣設(shè)備的運(yùn)行過程之中，如果需要斷開，那么在分?jǐn)嗟乃查g，因?yàn)殡娏鞒霈F(xiàn)了突變的狀況，就有可能會(huì)產(chǎn)生電弧持續(xù)燃燒的現(xiàn)象，這會(huì)使得有較為大量的熱量產(chǎn)生。那么在電力系統(tǒng)之中，如果電氣設(shè)備的開關(guān)在離合的瞬間出現(xiàn)了上述的狀況，其危害性是非常高的，嚴(yán)重的會(huì)使得電力系統(tǒng)的運(yùn)行受到阻礙。在電磁暫態(tài)仿真技術(shù)對(duì)于電氣設(shè)備的開關(guān)進(jìn)行模擬的過程之中，接通和分離屬于兩種不同的操作，在進(jìn)行接通的操作模擬之時(shí)，暫態(tài)電流會(huì)流經(jīng)系統(tǒng)，斷開之時(shí)工頻電流被切斷，而且還會(huì)在設(shè)備的端子上出現(xiàn)暫態(tài)恢復(fù)電壓，這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的模擬過程。而從端子這個(gè)方面來看的話，計(jì)算機(jī)的配置會(huì)對(duì)于電流和電壓的振幅有影響，而因?yàn)殚_關(guān)電弧不僅僅涉及到了物理的反應(yīng)過程，還涉及到了化學(xué)的反應(yīng)過程，這就會(huì)關(guān)聯(lián)著電磁場的分布和物質(zhì)的變化和組成等等，使得仿真的模擬變得更加的復(fù)雜，需要考慮的輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)就會(huì)增加，因此運(yùn)用MATLAB軟件來進(jìn)行電弧現(xiàn)象的分析，更加符合相關(guān)的虛擬仿真的要求，值得進(jìn)一步推廣發(fā)展。

4結(jié)束語

總的來說，對(duì)于虛擬技術(shù)下的高電壓試驗(yàn)技術(shù)分析，符合電力系統(tǒng)的發(fā)展需要，具有極高的運(yùn)用價(jià)值。在超高壓的電力系統(tǒng)狀態(tài)之下，進(jìn)行高電壓試驗(yàn)，應(yīng)用虛擬技術(shù)使得電力系統(tǒng)對(duì)于故障的檢測有了更加清晰的認(rèn)知，比如在沙坡頭750kV變電站新建工程之中，運(yùn)用虛擬高電壓試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)部分的模擬試驗(yàn)，預(yù)演了電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障，使得工程的建設(shè)更加符合了預(yù)期的要求。

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作者：張曉晨 單位：國網(wǎng)寧夏電力有限公司建設(shè)分公司