近日，由國網(wǎng)電力空間技術(shù)有限公司研發(fā)的變電站無人機巡檢系統(tǒng)正式投入應用。該系統(tǒng)通過實時感知三維空間特征信息實現(xiàn)自主導航，成功突破傳統(tǒng)無人機在變電站（換流站）室內(nèi)因衛(wèi)星信號弱而無法飛行的行業(yè)難題，實現(xiàn)變電站（換流站）室內(nèi)外無人機巡檢的無縫銜接，為電網(wǎng)可靠運行和應急保障提供了可靠數(shù)據(jù)支持。

變電站（換流站）內(nèi)設備密集，電磁環(huán)境復雜，室內(nèi)衛(wèi)星信號弱且干擾強烈?，F(xiàn)有無人機依賴導航和磁羅盤系統(tǒng)，在信號缺失和電磁干擾下難以實現(xiàn)精準定位與穩(wěn)定飛行，阻礙了變電站無人機智能巡檢技術(shù)的發(fā)展。

對此，國網(wǎng)空間技術(shù)公司結(jié)合專業(yè)優(yōu)勢，立足電網(wǎng)運維需求，開展了系統(tǒng)性的飛行控制系統(tǒng)分析與創(chuàng)新試驗。團隊先后研發(fā)出基于超寬帶技術(shù)、視覺即時定位與地圖構(gòu)建技術(shù)、激光即時定位與地圖構(gòu)建技術(shù)導航的室內(nèi)外精準感知定位無人機巡檢系統(tǒng)，破解了變電站（換流站）室內(nèi)外復雜電磁環(huán)境下導航定位的難題。目前，相關(guān)成果已在±800千伏靈州換流站、青南換流站等多座特高壓變電站（換流站）試點應用。實際運行中，該無人機巡檢系統(tǒng)的動態(tài)控制精度優(yōu)于30厘米，能有效規(guī)避電磁場干擾和衛(wèi)星信號缺失帶來的定位、定向問題，實現(xiàn)室內(nèi)外不間斷巡檢。

一、適用范圍（LYCJ2000升壓變“雷電沖擊實驗室"與（互感器）的精美結(jié)合）

本發(fā)生器適用于35千伏及以下電壓等級的空氣間隙，套管、電力變壓器(容量2000VA及以下)和互感器等試品進行標準雷電沖擊電壓全波試驗。

二、一般使用條件（LYCJ2000升壓變“雷電沖擊實驗室"與（互感器）的精美結(jié)合）

※ 海拔高度：<1000m

※ 環(huán)境溫度：－10℃～＋40℃

※ 相對濕度：<80％（25℃）

※ 極大日溫差：25℃

※ 使用環(huán)境：戶內(nèi)

※ 無導電塵埃

※ 無火災及爆炸危險

※ 無腐蝕金屬和絕緣的氣體

※ 電源電壓的波形為正弦波,波形畸變率<5%

※ 接地電阻小于0.5Ω

※ 安裝地點:戶內(nèi)

三、遵循技術(shù)標準（LYCJ2000升壓變“雷電沖擊實驗室"與（互感器）的精美結(jié)合）

※ GB7449                         電力變壓器和電抗器的雷電沖擊和操作沖擊的試驗導則

※ GB1094.3                   電力變壓器第3部分  絕緣水平和絕緣試驗

※ GB/T 311.1                    高壓輸變電設備的絕緣與配合

※ GB/T 16927.1              高電壓試驗技術(shù) 第1部分 一般試驗要求

※ GB/T 16927.2              高電壓試驗技術(shù) 第2部分 測量系統(tǒng)

※ GB/T 16896.1              高電壓沖擊試驗用數(shù)字記錄儀

※ ZBF 24001                     沖擊電壓試驗實施細則

※ GB/T11920              電站電氣部分集中控制裝置通用技術(shù)條件

※ GB/T191                        包裝儲運圖示標志

※ DL/T 846.1               高電壓測試設備通用技術(shù)條件 第1部分：高電壓分壓器測量系統(tǒng)

※ DL/T 848.2                    高壓試驗裝置通用技術(shù)條件 第2部分：工頻高壓試驗裝置

※ DL/T 848.5                    試驗裝置通用技術(shù)條件 第5部分：沖擊電壓發(fā)生器

※ DL/T ′′′′           《高壓線路絕緣子沖擊電壓擊穿試驗?定義、試驗方法和判據(jù)》的規(guī)定

四、設備組成（LYCJ2000升壓變“雷電沖擊實驗室"與（互感器）的精美結(jié)合）

1.LYCCD－100直流充電裝置                                                                      1套

2.LYCJ2000-400沖擊電壓發(fā)生器本體(包括全部調(diào)波元件)                       1套

3.LYRF－400弱阻尼電容分壓器                                                                   1套

4.LYAT自動測控系統(tǒng)                                                 1套

5.LYFJ二次回路測量線、控制線                                        1套

五、主要技術(shù)指（LYCJ2000升壓變“雷電沖擊實驗室"與（互感器）的精美結(jié)合）

系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

1、標稱電壓：400kV

2、額定級電壓：100kV

3、額定能量：20kJ

4、沖擊電容量：0.25 uF

5、總級數(shù)：4級

6、額定級電容量：1uF (單臺脈沖電容器2uF/2×50千伏，共4級)

7、沖擊電壓波形： 雷電波：T1=1.2uS±30%、T2=50uS±20%、峰值電壓偏差≤3%，

截波時間：2～5uS；沖擊電壓波形參數(shù)及其偏差均符合GB/T 311.1及GB/T 16927.1國家標準的要求。

8、電壓利用系數(shù)：負荷電容為1000PF以下時，標準雷電波的電壓利用系數(shù)≥90%，

9、同步范圍：級電壓在20%～100%額定電壓范圍內(nèi)，正負極性同步范圍不小于20%;

10、同步放電失控率：<2%

11、極低輸出電壓：≤±20%額定電壓

12、充電電壓不穩(wěn)定度：<±1.0%

13、使用持續(xù)時間:在2/3額定電壓以上，每120秒充放電一次可連續(xù)運行，在2/3額定電壓以下，每60秒充放電一次可連續(xù)運行

六、主要元件的技術(shù)說明：

1、直流充電部分

(1)采用可控硅恒流調(diào)壓裝置,額定輸出電壓±100kV,額定輸出直流電流10-100mA；

(2)采用油浸式充電變壓器，次級電壓50kV，額定容量5千伏安；

(3)采用LYDL-200kV/100mA的高壓整流硅堆,反向耐壓3200kV，平均電流30.1A，高壓整流硅堆安裝在充電變壓器內(nèi)，可由傳動機構(gòu)自動倒換充電電壓極性?？刂婆_上有極性開關(guān)轉(zhuǎn)換按鍵；

(4)高壓整流硅堆保護電阻采用漆包電阻絲有感密繞在絕緣管上；

(5)自動控制時，恒流充電裝置在10%～100%額定充電電壓范圍內(nèi)，實際充電電壓與整定電壓偏差不大于±1%，充電電壓的不穩(wěn)定性不大于±1%，充電電壓的可調(diào)精度為1%；

(6)直流電阻分壓器1只，采用100kV，200MW，油浸式金屬膜電阻。低壓臂電阻裝在分壓器底法蘭內(nèi)，低壓臂上的電壓信號用屏蔽電纜引入控制臺內(nèi)；

(7)自動接地開關(guān)采用電磁鐵分合接地機構(gòu)，試驗停止時可自動將主電容器短路并經(jīng)保護電阻接地；

(8)充電變壓器(包括高壓整流硅堆及極性轉(zhuǎn)換裝置)及其保護電阻，自動接地開關(guān)和絕緣支柱等安裝在一個底盤上；

2、本體部分

(1)主體結(jié)構(gòu)形式采用仿德國HIGHVOLT-H型

(2)本體采用雙邊不對稱充電回路，每級額定電壓100kV；

(3)本體絕緣支柱4級塔式結(jié)構(gòu).每級包括1臺MWF100-3鐵外殼油浸式脈沖電容器、充電電阻、波頭電阻、波尾電阻和點火球隙等，當產(chǎn)生雷電波時，根據(jù)試品電容量大小，選擇適當?shù)睦纂姴ú^電阻、波尾電阻和級數(shù)；

(4)級脈沖電容為3±0.05mF，直流工作電壓±100kV，電容器剩余電感￡0.15mH，電容器出線套管能夠承受垂直拉力15kg，同時保證不損壞和滲漏油，電容器出線套管能夠承受垂直拉力15kg，在以上范圍無損壞和滲漏油,電容器安裝就位無變形；

(5) 波頭電阻、波尾電阻均采用板形結(jié)構(gòu)，無感繞制。

電阻采用西門子的特殊結(jié)構(gòu)，保證電阻的熱容量能滿足試驗要求；剩余電感?。?/p>

(6) 接頭均為彈簧壓接式，方便調(diào)波時的插拔且接觸可靠；

(7) 波頭、波尾電阻支架可以由多支電阻同時并聯(lián)使用；

(8) 第1級球隙采用雙邊異極性觸發(fā)，第2級至第四級球隙均采用三間隙橢圓球隙點火，從而保證觸發(fā)的可靠性；

(9)各級球隙距離由低速永磁電動機驅(qū)動作直線調(diào)整，裝置噪音小，定位無慣性，準確、快速，控制顯示對應球距的放電電壓；

(10)球隙距離也可在控制部分人為干預；

(11)本體可每2級或多極并聯(lián)使用，并聯(lián)連接桿采用統(tǒng)一接插件，方便換接；

(12) 本體支柱采用玻璃鋼材料制造，很高電位的部分采取抗老化和電暈的措施；

(13) 各級均采取防暈措施，在充電過程中不會出現(xiàn)明顯電暈。

3、LYRF-400kV/300pF沖擊弱阻尼分壓器

（1）高壓臂由電容器組成，電容額定參數(shù)400kV/300pF

（2）額定雷電沖擊耐受電壓為400kV

（3）分壓器分壓比為：2000：1

（4）測量不確定度：小于2.5％

（5）過沖：≤20%

（6）部分響應時間：≤100ns

（7）弱阻尼電容分壓器的方波響應特性滿足GB/T 311.1及GB/T 16927.2的標準要求

4、LYAT控制測量系統(tǒng)

※ 本套設備采用具有優(yōu)良水平的計算機測控一體化系統(tǒng),將控制和測量功能組合在一起。

※ 控制系統(tǒng)采用了日本三菱公司的PLC可編程控制器，使控制系統(tǒng)實現(xiàn)了小型化、智能化及高可靠性。

※ 屏幕采用10"觸摸屏。

※ 控制部分和本體的信號傳輸采用光纖傳輸，具有雙向信號處理功能，從而提高了控制系統(tǒng)的可靠性。

※ 控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的元器件及部件全部選用進口件，如：PLC可編程控制器采用日本三菱公司、示波器采用美國泰克公司等。

※ 測量系統(tǒng)具有波形顯示、分析、成圖和打印等功能?？梢园凑崭邏涸囼灥牧晳T設定測量參數(shù)從而自動整定好數(shù)字示波器?？勺詣佑嬎愀鱾€波形參數(shù)，所采用的計算方法按照GB/T16896.1-1997及IEC1083標準的規(guī)定。

※ 控制測量系統(tǒng)采用了優(yōu)良的抗干擾技術(shù)，在高電壓、強電場的環(huán)境下運行，系統(tǒng)測量準確、控制方便、可靠。

控制系統(tǒng)技術(shù)說明如下:

※ 控制系統(tǒng)的主要目的是控制沖擊電壓發(fā)生器操作，完成正常的充放電過程，所有運行參數(shù)均可通過觸摸屏的操作來完成，并對設備運行參數(shù)進行實時監(jiān)控。

※系統(tǒng)控制方式為手動或自動,自動控制方式能按規(guī)定的程序進行沖擊電壓試驗，在界面顯示發(fā)生器狀態(tài)(接地/不接地,充電速度,充電電壓,球距等)。

（1） 動作控制

能夠手動或自動控制放電球距跟蹤充電電壓，并顯示放電球距值；

控制本體自動接地；

沖擊次數(shù)預置、極性自動換接等功能；

控制并顯示截波球距。

（2）充電控制

充電電壓,充電速度,充電極性直接由界面輸入設定；系統(tǒng)自動跟蹤設定電壓下的球隙跟蹤。充電方式采用可控硅調(diào)壓方式恒流充電。能夠自動控制沖擊電壓發(fā)生器的充電過程，可以根據(jù)試驗要求，調(diào)節(jié)充電電壓和充電時間，并顯示充電電壓值；可控硅調(diào)壓方式較之傳統(tǒng)的調(diào)壓器調(diào)壓方式，具有體積小，響應速度快，控制精度高。充電穩(wěn)定度0.3%，充電速度可調(diào)。

采用自控方式充電時,能使充電電壓按所需的充電曲線上升，自動穩(wěn)定在預先整定的充電電壓值上，從而保證了充電的均勻性、重復性和試驗結(jié)果的準確性。

（3）觸發(fā)控制

采用高性能的點火脈沖放大器，能夠產(chǎn)生大于15kV/100nS的脈沖電壓，確保沖擊設備點火可靠，同步放電穩(wěn)定。

截波延時方式采用電子延時回路，可方便地獲得2～6μS的截波觸發(fā)延時，穩(wěn)定性好，精度高，截斷分散性小于0.1μS，點火脈沖延時可調(diào)范圍：0～9.9μS。

（4）可靠聯(lián)鎖控制

整個系統(tǒng)具有*的警燈、警鈴等試驗區(qū)的報警功能和控制接口；

具有自動接地和可靠接地與系統(tǒng)聯(lián)鎖，過流和過壓保護功能；

緊急停止功能。

（5）擴展功能

能與其它計算機通過串口進行通訊和數(shù)據(jù)交換；

測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明如下：

測控一體化工作臺為兩聯(lián)柜形式，顯示器、鍵盤、鼠標放置在桌面上，計算機主機、示波器、隔離濾波電源、UPS放在辦公桌內(nèi)，繼電器、PLC、過電壓和過電流保護元件等放置在本體底盤內(nèi)。

用戶在系統(tǒng)界面上選擇“波形分析"功能后,系統(tǒng)進入測量功能設置界面。

測量系統(tǒng)以美國泰克公司的數(shù)字存儲示波器TBS-1102B為波形數(shù)據(jù)采集平臺,工作方式的設置由測控軟件（具有軟件著作權(quán)）自動完成。其帶寬100MHz，標稱分辯率達9bit，很高采樣速度達2. GS/s，記錄長度10M，通道2個；可記錄雷電全波和雷電截波。用戶只需根據(jù)界面提示，輸入各項試驗條件即可（用戶也可選擇其它示波器）。

系統(tǒng)可以完成表1所示的各種沖擊電壓的測量和表2測量誤差及系統(tǒng)波形參數(shù)分析功能。

表1 沖擊電壓波形及其參數(shù)

表2 測量系統(tǒng)不確定度(含分壓器)

沖擊電壓的所有信息均以位圖(.bmp)文件和數(shù)據(jù)文件(.DAT)格式保存在硬盤上。

系統(tǒng)的典型測量功能包括:

沖擊電壓測量和波形分析: 2通道,很高采樣速率1.25GS/S

不同沖擊電壓波形的比較和離線分析: 可將試驗得到的波形 以數(shù)據(jù)文件(*.DAT)的格式存盤，從硬盤中讀出并顯示在屏幕上，幫助用戶比較不同沖擊試驗得到的沖擊試驗波形

試驗報告數(shù)字化: 點擊菜單項“試驗報告"可直接進入中文Word ，在已設計好的沖擊試驗報告模板上編寫試驗報告。利用Word *的處理功能, 輸入文字，繪制和插入電路接線圖，插入試驗波形圖，存儲、打印試驗報告等。

多時基波形顯示: 系統(tǒng)具備將各個通道波形數(shù)據(jù)(例如變壓器的入波電壓和示傷電流波形)分別獨立按不同的時基顯示的功能，方便用戶分析波形。

控制系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

充電電壓整定范圍      0.5～100.0kV

充電電壓              0.5～100.0kV

充電電壓調(diào)節(jié)精度      1 %

充電電壓不穩(wěn)定度      < 1 %

充電時間設定范圍      30～900S

充電時間調(diào)節(jié)精度      1 S

報警延時              2 S

截波觸發(fā)脈沖延時      0.0～9.9μS

截波延時調(diào)節(jié)精度      0.1μS

沖擊試驗次數(shù)設定范圍  0～99次

沖擊試驗次數(shù)調(diào)節(jié)精度  1次

輸入電源電壓          220VAC±10%

輸出交流電壓          0～220VAC(連續(xù))

輸出交流電流          0～16A

雙屏蔽測量電纜

特高壓換流變壓器防爆燃用550千伏旁路觸發(fā)間隙于日前在±800千伏姑蘇換流站完成現(xiàn)場交接試驗和模擬內(nèi)部故障觸發(fā)試驗，啟動帶電考核。該設備將故障清理時間較常規(guī)方法縮短80%以上，實現(xiàn)了特高壓換流變壓器防爆燃技術(shù)的更新升級。

旁路觸發(fā)間隙是一種高速關(guān)合設備，可通過快速旁路實現(xiàn)換流變壓器故障電流熄弧防爆燃。特高壓換流變壓器內(nèi)部短路燃弧容易導致殼體開裂爆燃，而常規(guī)保護控制斷路器開斷故障電流的時間通常為50～80毫秒，難以快速遏制險情。

23年，中國電力科學研究院有限公司聯(lián)合西安交通大學、河南平高電氣股份有限公司、山東泰開高壓開關(guān)有限公司等單位和高校組成攻關(guān)團隊，研制550千伏旁路觸發(fā)間隙。團隊研發(fā)出金屬絲爆等離子體觸發(fā)技術(shù)、自磁場控弧技術(shù)和全光纖雙冗余測控技術(shù)等。經(jīng)測試，550千伏旁路觸發(fā)間隙絕緣裕度1.2倍，可在7千伏極低電壓條件下于0.2毫秒內(nèi)快速建立低阻電弧通道，在63千安/80毫秒通流后，僅需0.8秒即可實現(xiàn)絕緣恢復，全部滿足特高壓系統(tǒng)的惡劣性能要求與可靠性要求。當換流變壓器內(nèi)部出現(xiàn)嚴重故障時，配套的專用快速測控系統(tǒng)可在6～11毫秒內(nèi)精準發(fā)出動作指令。間隙本體隨即在1毫秒內(nèi)將換流變壓器變旁路，熄滅油中電弧，故障清除時間大幅縮短，適用于所有類型換流變壓器嚴重故障。

今年4月，550千伏旁路觸發(fā)間隙通過第三方性能驗證及姑蘇換流站控制保護系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。6月，該設備安裝于姑蘇換流站，通過現(xiàn)場交接驗收并完成模擬換流變壓器內(nèi)部故障觸發(fā)試驗，啟動帶電考核。目前，攻關(guān)團隊正在研制800千伏旁路觸發(fā)間隙，為特高壓換流變壓器防爆燃提供全電壓解決方案。

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