近年来，随着我国电网建设的快速发展，除了开关设备， 变压器、预装式变电站、电流互感器等其他高压电器设备也 不能完全依靠理论分析和仿真计算来解决，必须通过大容 量试验来获得相关数据，最终得以定型和生产。 但是，大容量实验室基于大电流、高电压、电磁场强等方 面的环境，对测量系统、控制系统、数据采集系统等二次系 统也提出了较严要求，如精度高、传输速度快、抗干扰性强 等。本文设计的二次测控系统，通过Profibu s工业总线与现 场控制柜相连，采用光纤和工业总线相结合进行隔离传输， 实现了对实验室各系统的控制、保护、测量、摄像监控和自 诊断等功能。 1 测量传感器简述 1.1 Rogowski线圈 Rogow ski线圈是一种空心环形线圈，可直接套在被测 导体上测量电流。用其测量大电流且在选取线圈结构和电 磁参数时,除了综合考虑被测电流的特点、线圈动态性能和 感应信号强弱等因素外，还需要知道它的分布电容。原理图 参见图1。 1.2 分流器 分流器测量原理是：大电流流经分流器时，从电压引线 上引出该电流在分流器上的压降，且用仪器记录和显示。但 它必须串入被测回路，而不得不断开主回路，【高压电器】给安装使用带 来不便。测量原理图参见图2。 1.3 分压器 分压器是测量高电压的专用仪器，既可测量直流高压， 又可测量工频交流高压，分压器的高压臂可将被测电压转换 成小电流，通过高频电缆接到仪器记录；低压臂可根据实际 要求配置。分压器可分为阻容、电阻、电容分压器等，实际可 根据测量环境及要求进行选择。 2 二次测控系统总体方案 2.1 控制保护系统 本系统主要包括试验控制台、试验控制柜、现场控制柜、 状态模拟屏等。控制台内布置PLC、控制电源、继电器等；试 验控制柜提供各种电源和操作线的接线端；现场控制柜内 布置了现场控制模块。 PLC通过以太网与上位机进行数据交换，用于实现试验 的时序控制；通过P r o fib u s现场工业总线与现场控制柜和 试验控制柜相连。在试验控制系统中选用专用可编程时序控 制器，【高压电器】获取测量值，且触发数据采集系统。现场控制柜内通 过Profibus总线与控制台内主控制器相连接，对下控制各自 对应试验柜，实现相应开关柜的控制保护。 时序控制由输出功放器和程序控制器组成。采用光纤隔 离输出，通过RS232接口与计算机连接，通过软件设置各通 道的状态。各通道输出的光信号经过光电转换后由功放器放 大输出，用以控制试验回路中各开关的分合闸操作,并发出 同步开门信号及测试装置起动信号。【高压电器】
2.2 测量系统和数据采集系统 为保证测量结果的准确性，采用无感同轴大电流分流 器来测量短路开断电流，采用高阻式阻容分压器来测量恢 复电压。控制室内，数据采集柜除分压器和分流器隔离处理 外，还要完成各测量信号切换，在上位机中实现电流、电压 等试验数据的图形化处理。 为满足多通道高速测量、同步采样的要求，数据采集系 统采用数字光纤隔离系统，采样频率TRV要求≥20MHz， 任何模块都可以根据一个或多个触发总线上的事件开始记 录，每个模块可以有自己独立的预触发和过触发。同时此数 据采集系统还包含自动数据分析软件和报告生成功能。 2.3 摄像监控系统和自诊断系统 摄像监控系统采用网络视频技术，通过硬盘录像机和分 布在各个监控点的网络摄像头，实现整个试验系统的全程 实时监控；每个系统都具有各自独立专用的诊断系统，一方 面通过摄像监控系统记录回放功能实现，另一方面通过控制 保护系统采集数字量和模拟量信号，以发出故障报警或控制 保护动作来实现。 2.4 监控计算机及控制软件 监控软件基于组态软件开发，具有开放式人机界面，支 持多种标准的通信方式及网络通信协议，各种控制设备可以 方便引入系统。Web网关功能使用户能在任何地方通过以太 网访问数据。本文设计的系统人机交互性强，用户可通过鼠 标选择试验方式、试验类型、开关动作顺序等，经以太网实 现对PLC系统的试验参数设定、设备控制等功能。 3 结语 本文介绍的二次测控系统在充分考虑大功率实验室安 装环境、供电电源、抗电磁干扰的同时，又需考虑控制系统、 测量系统、数据采集等系统的集成及数据传输。根据不同试 品的试验种类，配置合理的试验方案，确定试验测量和控制 参数。本文通过统筹配置试验测控系统，选用精度高的测量 传感器，优化数据通信方式，从而满足了高参数、高可靠性 和智能化要求，提高了数据采集的准确性，实现了大功率实 验室的整体监控。【高压电器】
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