5月28日，利用超大型電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真平臺，國網(wǎng)西藏電科院系統(tǒng)室主管許江波模擬西藏電網(wǎng)晚高峰運(yùn)行場景，通過接入構(gòu)網(wǎng)型儲能設(shè)備的全電磁暫態(tài)模型，分析該區(qū)域電網(wǎng)的特定運(yùn)行場景下的可靠穩(wěn)定特性。

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

研究是漫長而枯燥的，考驗著每一位研究人員的信心和耐心。當(dāng)仿真步長越小時，仿真模型越準(zhǔn)確。為攻克50微秒實時仿真步長的問題，他們用了2年的時間。

一、產(chǎn)品及選用（WBVLF3000超低頻耐壓試驗儀性能穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確）

1、命名說明

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

3、根據(jù)被試對向選擇適當(dāng)規(guī)格的產(chǎn)品。

使用時，試品電容量不得超過儀器的額定容量。試品電容量過小，會影響輸出波形。若小于0.05μF，儀器將不能正常輸出。可并聯(lián)0.1 μF的電容輔助輸出。下面是一些設(shè)備的電容量，供用戶參考。

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

交聯(lián)聚乙烯絕緣單芯電力電纜的電容量(μF/km)    表3

4、試品電流的估算方法：

計算公式：　Ｉ＝２πfＣＵ

二、絕緣耐壓試驗原理（WBVLF3000超低頻耐壓試驗儀性能穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確）

超低頻絕緣耐壓試驗實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(jī)、電纜等試品進(jìn)行工頻耐壓試驗時，由于它們的絕緣層呈現(xiàn)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(shè)備，不但笨重，造價高，而且使用十分不便。為了解決這一矛盾，電力部門采用了降低試驗頻率，從而降低了試驗電源的容量。從國內(nèi)外多年的理論和實踐證明，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(shè)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(dá)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(biāo)準(zhǔn)。我國正在推廣這一方法，本儀器是根據(jù)我國這一需要研制而成的。可廣泛用于電纜、大型高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)、電力電容器的交流耐壓試驗之中。

三、產(chǎn)品簡介（WBVLF3000超低頻耐壓試驗儀性能穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確）

本產(chǎn)品接合了現(xiàn)代數(shù)字變頻先進(jìn)技術(shù)，采用微機(jī)控制，升壓、降壓、測量、保護(hù)完全自動化，并且在自動升壓過程中能進(jìn)行人工干預(yù)。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、打印機(jī)輸出試驗報告。設(shè)計指標(biāo)完全符合《電力設(shè)備專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(biāo)準(zhǔn)，使用十分方便。現(xiàn)在國內(nèi)外均采用機(jī)械式的辦法進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)產(chǎn)生超低頻信號，所以存在正弦波波形不標(biāo)準(zhǔn)，測量誤差大，高壓部分有火花放電，設(shè)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(shè)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)需要特別說明：

電流、電壓數(shù)據(jù)均直接通過高壓側(cè)采樣獲得，所以數(shù)據(jù)真實、準(zhǔn)確。

過壓保護(hù)：當(dāng)輸出超過所設(shè)定的限壓值時，儀器將停機(jī)保護(hù)，動作時間小于２０ms。

過流保護(hù)：設(shè)計為高低壓雙重保護(hù)，高壓側(cè)可按設(shè)定值進(jìn)行精準(zhǔn)停機(jī)

保護(hù)；低壓側(cè)的電流超過額定電流時將進(jìn)行停機(jī)保護(hù)，動作時間都小于２０ms。

★ 高壓輸出保護(hù)電阻設(shè)計在升壓體內(nèi)，所以外面不需另接保護(hù)電阻。

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

四、技術(shù)參數(shù)（WBVLF3000超低頻耐壓試驗儀性能穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確）

1、輸出額定電壓：參見表1

2、輸出頻率：0.1Hz、0.05Hz、0.01Hz。

3、帶載能力：參見表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(fù)峰值誤差：≤３％

6、電壓波形失真度：≤５％

7、使用條件：戶內(nèi)、戶外；溫度：-10℃∽+40℃；濕度：≤85％RH

8、電源：交流50 Hz，220V ±5%

9、電源保險管：參見表1

五、結(jié)構(gòu)說明（WBVLF3000超低頻耐壓試驗儀性能穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確）

1、控制器面板示意圖  

                             圖1

圖1中各部件示意以及功能說明：

(1)“地”：接地端子，使用時與大地相連。

(2)“控制輸出”：輸出多芯插座，使用時與升壓體的輸入多芯插座相連。

(3)“對比度”：對比度調(diào)節(jié)旋扭，用于調(diào)節(jié)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(yīng)位置提示。

(5)“AC220V”：電源輸入插座，內(nèi)藏保險管。

(6)“開關(guān)”：電源開關(guān)。內(nèi)藏指示燈，開時亮，關(guān)時熄。

(7)“打印機(jī)”：打印測試報告。

(8)“液晶顯示器”：顯示測試數(shù)據(jù)。

2、升壓器結(jié)構(gòu)示意圖

六 操作說明

1、連線方法

                        圖3 （連線圖）

連線說明：用本產(chǎn)品隨機(jī)配備的兩根專用線和接地線按圖3的方法連接。電源插座用電源線連至50Hz/220V的交流電上。

2、操作程序

(1) 開機(jī)。(注意:每次開機(jī)前都要對試品充分放電，升壓過程中需要停機(jī)時請先按停機(jī)鍵，再用電源開關(guān))

按上述方法連好所有線路之后，就可以將電源開關(guān)打開。儀器在微機(jī)上電復(fù)位下，自動進(jìn)入如圖4所示的設(shè)限界面。在進(jìn)行連線、拆線、或暫不使用儀器時，應(yīng)將電源關(guān)掉。電源插座上裝有保險管。若開機(jī)屏幕無顯示，應(yīng)先檢查保險管是否熔斷。大小應(yīng)按表1提供的數(shù)據(jù)更換。

(2) 設(shè)置限定參數(shù)

                      圖4（設(shè)定界面）

在圖4所示的設(shè)限界面上，可根據(jù)試驗的需要設(shè)定好試驗頻率、試驗電壓、高壓側(cè)的過壓保護(hù)值、過流保護(hù)值、試驗時間。將光標(biāo)移到相應(yīng)的設(shè)定，按確定鍵選擇。

頻率有三種選擇：0.1、0.05、0.02。它規(guī)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(shè)小于10KV的試驗電壓),它規(guī)定了我們所要升至的試驗電壓。儀器升至這個設(shè)定電壓值時，就不再升壓，并保持在這個峰值下進(jìn)行等幅的正弦波輸出。

電壓保護(hù)值設(shè)定范圍為0至額定值，單位為kV。它規(guī)定了通過試品的電壓上限值，當(dāng)電壓超過此設(shè)定時，儀器自動切斷輸出，進(jìn)行停機(jī)操作。一般情況下電壓保護(hù)值設(shè)定為比試驗電壓高4KV。

電流保護(hù)值設(shè)定范圍為0至額定值，單位為mA。它規(guī)定了通過試品的電流上限值，當(dāng)電流超過此設(shè)定時，儀器自動切斷輸出，進(jìn)行停機(jī)操作。

定時修改范圍：0-99分。它規(guī)定了試驗時間的長短。單位為分鐘。

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

將光標(biāo)移到“啟動試驗電壓”按確定鍵，儀器進(jìn)入圖5所示的升壓界面。

 自動升壓

自檢成功后，儀器自動進(jìn)入升壓狀態(tài)。儀器將用若干個周期的時間將電壓升至設(shè)定值。在升壓過程中，按停機(jī)鍵，儀器將切斷電壓輸出，回到開始畫面。當(dāng)升壓值接近設(shè)定值時出現(xiàn)圖6。

                          圖6

此時按“上下”鍵，微調(diào)電壓，按“確定”鍵，儀器開始計時，計時結(jié)束后自動打印試驗報告。回到開始畫面，放電結(jié)束后再開始下一次測量。

★另外還有兩種非正常停機(jī)：過壓保護(hù)停機(jī)、過流保護(hù)停機(jī)。停機(jī)后出現(xiàn)相應(yīng)的提示界面，放電結(jié)束后，再調(diào)整限制電壓值或限制電流值，再開始下次測量。

“50微秒的實時仿真步長意味著系統(tǒng)要在1秒鐘內(nèi)對華東電網(wǎng)6000個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行20000次計算。”國家電網(wǎng)仿真中心副總工程師、數(shù)模混合仿真研究室主任朱藝穎解釋，這好比讓數(shù)字電網(wǎng)練就“凌波微步”，“每一個CPU內(nèi)核既要完成自己的任務(wù)，又要與其他CPU內(nèi)核交互數(shù)據(jù)，還要完成與外接物理裝置上萬路信號的交互，且計算速度必須跟實際物理過程同步。”

經(jīng)過不斷探索和論證，科研團(tuán)隊在50微秒實時仿真步長技術(shù)方向開展攻關(guān)，先后攻克模型算法、數(shù)值穩(wěn)定、計算技術(shù)及平臺架構(gòu)等技術(shù)難點(diǎn)。

2017年，團(tuán)隊在華東區(qū)域電網(wǎng)開展了故障反演試驗，現(xiàn)場幾萬路信號實時交互，故障仿真模型仿真結(jié)果與實際波形幾乎重合，華東區(qū)域電網(wǎng)第1次實現(xiàn)了精準(zhǔn)的電磁暫態(tài)實時仿真，50微秒實時仿真步長在大電網(wǎng)仿真中實現(xiàn)。

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