Page 58 - 电力与能源2023年第五期

480 王兴亮，等：配电网过电压在线监测应用研究

离没到，可能就会影响计算结果。经有源分析发
现 ，其 最 大 电 场 并 未 出 现 强 于 空 气 而 击 穿 电 场
的 情 况 。 在 局 部 顶 部 ，电 场 强 度 达 到 较 大 值
2.53×105 V/m，与空气击穿强度接近。所以在
制作时要避免过于尖锐的造型，这样才不会出现
空气电晕的情况。
K 的值为 6 pF，C P 的值为 12 pF，根据区域电

场能量积分的计算结果，若假定分压器的主电容
为 C（200 pF），则幅值误差仅为 C p/［6（C+K）］<
1%，无相位误差。
电晕放电的规律会发生变化，同时也会对分
压器的性能产生一定的影响，所以这个分压器为
了避免电晕放电的产生，采用的是小球电极，而不

是大面积的球状或大曲率半径的电极。有限元分
析后发现，对地杂散电容的数值会明显升高，这就
造成了分压器的误差也明显增大。
2.1.3 试验分析
本试验使用了 3 个标准的纯电容分压器（分
压比为 1 000∶1），它们的分压比误差在工频电压 图 5 分压器方波响应
下均小于 1%，可通过对它们的误差比较分析得
2.2 数据采集卡设计
到证明。高压分压器的实物如图 4 所示。分压比
根据研究需要设备的频率响应范围应很广，
误差在标准雷电波冲击下低于 2%，且雷电波波
这样才能对内部过电压进行有效的检测。此外，
头时间误差、半波时间误差、波幅误差在分压后低
为应对高压输电线路环境中的电磁干扰，该装置
于 2%。标准雷击时间为每秒 1.2 ms，以 50 ms 为
还需具备良好的抗干扰能力。若想在高频率下完
一个周期。试验显示，对于过电压监测的要求，分
整地收集波形，就需要拥有较大长度的收集装置。
压器的精确度已经足够。
但若每次的数据量过大，会造成整台装置反应时
间的延长。本文需要采用特殊技术处理过电压数
据的采集和存储，因为短时间内出现的过电压可
能导致数据漏采。
该设备采用 4 通道 PCI 数据采集卡，其最高

采样频率为 20 MHz，采样精度为 14 Bit。因为需
要满足内在过电压和大气过电压的要求，需要在
高频率下进行较长时间的采集，这就造成了每一
图 4 分压器实物图 次都有较大的数据量。若采用 ISA EPP 技术，则

该装置测量雷电波的精度直接受到分压器方 不需要复杂的硬件双缓冲设计，也不需要降低频
波响应时间的影响，沿方波下降的 3 个分压器的 率，因为带宽更高，数据传输更可靠。由于 PCI 总
响应见图 5。该装置方波响应时间为 T<50 ns，部 线传输率高达 132 MBit/s，所以能在更短的时间
分响应时间为 T 1<50 ns，过冲不大于 10%，故符 内就将数据读取到电脑中，从而有了实时采集的
合测量雷电波的要求。 可能。