[摘 要]过电压在线监测技术一直是电网研究的重点。在本文中，监测系统主要包括电压互感器（PT）、电缆、电阻式分压器、采集卡和工业控制计算机，原理是对系统整体电压传输参数A（s）进行数值拟合，将频域电压信号U4（s）与A（s）相乘，经Fourier反变换后得到电压互感器高压端口的电压信号。基于该原理，本文设计了硬件结构电路，并在实验室搭建了该监测系统。
　　[关键词]过电压；在线监测；数值拟合
　　中图分类号：TM866 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0277-01
　　1 传输参数模型获取与计算方法
　　本文利用电站设备宽频传输参数的过电压在线监测方法，设计了电阻式分压器，并基于虚拟仪器技术，采用美国NI公司的LabVIEW软件作为开发平台，编写了一套稳定、方便、实用、有效的过电压在线监测软件。高压试验室模拟试验及应用结果表明该系统工作稳定、测量准确，测试数据及过电压波形能真实反映电网过电压情况。
　　本文所设计的过电压在线监测系统整体结构由电压互感器、电缆、电阻式分压器、数据采集卡和工业控制计算机组成。电压互感器传输参数T1（s）、电缆传输参数T2（s）、电阻式分压器传输参数T3（s）级联后等效为一个二端口网络，该二端口网络传输参数矩阵为T（s）。U1（s）和U4（s）分别为电压互感器高压侧和电阻式分压器低压侧的频域电压信号，A（s）为T（s）矩阵的第一个元素。
　　本文用矢量匹配法对A（s）进行有理函数拟合。矢量匹配法[5]是Gustavsen B提出的一种稳定高效的拟合方法。在很宽的频率范围内，矢量匹配法采用高阶的有理函数对某一实测频率响应进行数值拟合，特别适用于电力系统中有关频变效应的建模。将电阻式分压器低压侧获得的时域电压信号U4（t）变换为频域电压信号U4（s）后，与前期建立的监测系统整体电压传输参数A（s）相乘得到频域电压信号U1（s），对U1（s）进行离散Fourier反变换的结果即为电压互感器高压端口的时域电压信号U1（t）[1]。
　　本文利用中国电子科技集团公司第41研究所生产的AV36580系列矢量网络分析仪分别测量电压互感器、电缆及电阻式分压器的二端口散射参数矩阵S，由散射参数矩阵S各元素可以获得A（s）[2-3]。本文所采用的电压互感器型号为JDZJ-10，10kV，50Hz，变比为100：1，由矢量网络分析仪测量其散射参数矩阵S，经变换后进行有理函数的逼近拟合，得到电压传输参数A（s）的幅频特性及相频特性，计算结果与实际测量数据基本吻合。
　　2 硬件装置的研制与开发
　　系统整体设计必须满足要求a.接入的监测系统不能改变和影响电网的正常安全运行；b.能够连续监测多路过电压，并记录和处理数据，进行简单的过电压类型判断；c.具有良好的脉冲响应和准确的分压比，能够真实反映过电压波形；d.系统运行能够稳定、安全可靠、易于管理和维护。
　　本文所研制的电阻式分压器是通过高压臂电阻R1和低压臂电阻R2分压，可以将输入的正常电压信号及过電压信号分压至数据采集卡允许电压范围-5V～+5V范围内，且其变比稳定在100：1。本文设计的电阻式分压器采用无感电阻制作而成，具有输入阻抗高，方波响应特性小的特点。为保证电阻式分压器的可靠性，过流保护器采用阻值很小的无感电阻，过压保护器采用高输入阻抗间隙结构，隔离电路采用高输入阻抗放大器隔离。采用电缆型号为KVV 4*2.5mm2，长2m。电缆在频率小于4MHz时，可将其视为无损传输线，即电缆的电压传递函数T2（s）=1。
　　3 结论
　　本文所提出的利用电站设备宽频传输特性的过电压在线监测系统，首先建立了该监测系统的整体传输参数模型，其次分析了硬件电路的具体实现方法，设计的电阻式分压器频带较宽。本监测装置结构简单，无需改动电站一次接线，利用电站原有电压互感器和电缆进行监测，电阻式分压器和工业控制计算机在控制室内，节省了电站一次侧与控制室之间的通讯设备，因而造价较低。
　　参考文献
　　[1] 张重远，黄涛，任寅寅，等.应用电站设备宽频特性的过电压在线监测装置[J].高电压技术，2011，37（2）：310-317.
　　[2]平丽英.变电站瞬时过电压在线监测系统的研制[D].北京：华北电力大学，2001.
　　[3]杜林，李欣，司马文霞，等.110kV变电站过电压在线监测系统及其波形分析[J].高电压技术，2012，38（3）：535-543.