隨著“雙碳目標”能源戰略和新型電力系統概念的提出，我國能源轉型力度持續加大，逐步形成了大量新能源接入電力系統的局面。由于風能、太陽能等新能源與常規能源稟性差別很大，其并網發電系統具有顯著不確定性、波動性和機械慣量缺失等特點。此外，高比例電力電子裝備、新一代直流輸電、多能互補的綜合能源、大規模儲能電站等因素使得新型電力系統組成要素愈加復雜，動態特性蘊含更多未知，造成系統規劃設計、裝備制造、系統集成和運行控制等都面臨很大挑戰。

在此背景下，規模化電磁暫態實時仿真平臺對新型電力系統的問題認知、問題深化和問題解決具有不可替代的作用，自主開發大規模電磁暫態仿真平臺并在實際場景中開展仿真實踐非常緊迫，需要大力推進。

主要特點:

高精準度測量：該儀器設計完全滿足中華人民共和國電力行業標準之高電壓測試設備，通用技術條件DL/T846、8-2004，采用高速ARM處理器和6通道高分辨率同步A/D轉換器，四線電阻測量方式，消除引線電阻，實現了高精度的標準測量。

光線示波功能：儀器分三通道可同時記錄A、B、C三相，儀器可自動捕捉和顯示過渡過程中過渡電阻及時間跳變的過程。能在復雜的環境下正常工作，在精度和智能化方面上遠比光線示波器強。

綜合測試能力：在一臺儀器內可實現對有載分接開關各種參數的全方位測量。如開關選擇、切換全過程中有無開斷點、過渡波形、過渡時間、過渡電阻、三相同期性等。還可進一步詳細分析波形中的各時間段的時間及阻值。

人機控制完善：選用320×240（QVGA）高分辨率顯示器，在高速微處理器的驅動下，實現了完善的人-機界面，全漢字提示，高速打印，輸出結果直觀快捷。內置幫助菜單，基本上可使操作者不看說明書的條件下實現操作。

USB貯存管理：儀器內部可存儲100條測試記錄。還可以連接U盤進行數據轉存，文件系統與標準PC完全兼容。

PC測試功能：PC機可以通過USB或者RS232與儀器主機連接，通過專用的測試軟件對儀器進行操作，能對測試數據進行更詳細的分析。

一、面板（WBBKC-4000有載開關測試儀操作更加簡便）

1．打印機：本儀器采用面版式微型高速打印機，保證數據、波形打印精細平滑、清晰。

2．顯示器：本儀器配有320×240點大屏幕點陣式液晶顯示器，用于顯示儀器的功能菜單、測量結果、參數設置、故障指示、波形曲線等。

3．鍵盤：

1）光標波形分析功能鍵：相序ABC、t1、t2、t3、t4共5個；圖形分析操作時使用。

按光標開關鍵及以上任意鍵可自動定位光標，相序ABC鍵用于調整A、B、C相；t1、t2、t3、t4鍵用于分別調整光標線位置。

2）方向及控制鍵：光標開關（切換）、↑/放大、↓/縮小、←/左移、→/右移、確認、取消、、打印、保存共9個。開機默認狀態下↑、↓、←、→鍵有效；按光標開關鍵可至（或退出）圖形操作狀態，此時則放大、縮小鍵有效，此時可橫向時間軸放大或縮小；左移、右移鍵有效，此時可將屏幕整體左移、右移.

4．動作順序：測量動作順序轉動圈數

5．接地：儀器機殼接地

6．RS232通訊：通訊

7．USB通訊：通訊、U盤

8．電流接線柱：IA+、IB+、IC+、IO-

9．電壓接線柱：VA+、VB+、VC+、VO-

10．電源插座：AC220V

11．電源開關：工作電源開啟

二、接線：（WBBKC-4000有載開關測試儀操作更加簡便）

有載分接開關測試儀注意事項：

變壓器電氣獨立的其他測繞組必須短接并接地。

對于有問題的波形，比如某處有斷點，可以反向再做一次。如反向測得的波形與正向測得的波形對稱處也有斷點，很可能就是有問題；如無斷點，應再做一次正向的，防止誤判。

當三相波形較亂時，可能是其中一項接觸不好，此時應分相測試。

對于長時間未動的有載開關，測試前應多次吸合，磨除觸頭表面氧化層及觸頭間雜質。

（一）有載調壓繞組Y型接線有中性點測量：

黃、綠、紅、黑線夾在變壓器高壓端子的A、B、C和中性點O端。接線類型：“中性點引出”， 電流方式：“（A.B.C）-> O”。

（二）有載調壓繞組Y型接線無中性點測量

每次測量其中兩相，另一相作為中性點（B或C）。以A、B兩相為例說明如下：接線類型：“中性點不引出”；電流方式： “（A.B）-> C”。測量A、B兩相，將黃、綠、紅三個線夾分別夾在變壓器的A、B、C上，儀器面板的接線為黃線接A相端口，綠線接B相端口，紅線接C相端口。

（三）有載調壓繞組△型接線測量

每次測量其中兩相，另一相作為中性點（B或C）。以A、B兩相為例說明如下：接線類型：“中性點不引出”；電流方式： “（A.B）-> C”。測量A、B兩相，將黃、綠、紅三個線夾分別夾在變壓器的A、B、C上，儀器面板的接線為黃線接A相端口，綠線接B相端口，紅線線接C相端口。

（四）不帶線圈測量  

在變壓器大修時，有載分接開關吊出，沒有線圈連接，如前圖吊芯接線圖所示，先把每一相中開關連接的觸點短路，連接測試線即可。

三、菜單操作：（WBBKC-4000有載開關測試儀操作更加簡便）

（一）設置：檢查接線無誤后，打開儀器電源開關。開機畫面如下圖所示。

1．接線類型：分為“中性點引出”和“中性點不引出”

2．電流方式：中性點引出時為“（A.B.C）-> O”；中性點不引出時為“（A.B）-> C”或“（A.C）-> B”。

3．檔位：以“xx-> xx”表示，按“↑”鍵上調，按“↓”鍵下調。例如檔位為“07->08”,按“↑”則變為“08->09”,反之按“↓”則變為“07<-08”。每次測試完成后，檔位會自動增加或者減小。

4. 觸發電阻：電阻取值應大于充電界面電阻值，小于變壓器過渡電阻值與充電界面電阻值之和，實際設置時需要整定一個合適的觸發值。

此時按“上”鍵或“下”鍵移動光標，按“確認”鍵進入測試菜單進行修改設置和進行測試。

四、測試記錄波形判讀說明：（WBBKC-4000有載開關測試儀操作更加簡便）

（一）測量記錄過程的理想直流波形及參數：

1）開關觸頭變換順序，具體須測量出整個切換過程的動作時間t4切換過程的波形變化，從波形圖上應能看出三相是否同步等。

2）各觸頭聯接的過度電阻，其中阻值還包括引線部分。如下表所示列出了某型有載開關的參考指標（廠家不同指標有所不同）和測量參考值。

切換開關觸頭變換順序：(單位:ms)

（二）、直流電流示波圖形的判讀說明：

1）吊芯測量：

波形圖中所示縱坐標刻度表示電阻值，橫坐標為時間刻度，我們從圖上判讀出開關觸頭變換的時間，如A相t1≈16.8ms t2≈7.2ms t3≈20ms 其整個切換時間在44ms左右。波形的三項同期性由T0的參數所決定。ＢＣ項以Ａ項為參照。

注意：吊芯后測量的波形將非常平滑，勿須再作平滑處理。

2）不吊芯測試：（一般現場均采用這種方式）。           

波形與吊芯后測量的波形（即傳統方法測量）相比，在觸頭變換過程中可看到明顯的毛刺，這主要是開關變換過程中觸頭彈跳時、變壓器線圈中電流引起反電勢造成的，這進一步真實地反映出開關在變壓器實際運行過程中的狀態。這對觸頭的好壞提供了一個定性的判斷，特別是出現明顯的斷開情況。

為了便于觀察開關帶變壓器線圈后的觸頭變換波形。我們可從“系統”菜單進入設置“濾波參數”一欄，加大濾波比例后，再從 “數據” 進入當前屏幕，此時將顯示平滑后的波形。

如圖所示 “濾波參數”比例越大則越光滑。

（三）根據標準分析測試波形，判斷開關有何故障

1）圖波形無斷開點，過度總時間T=46在標準的35～50ms之內。開關動作前測試線等引起的電阻01Ω左右，開關動作接入的電阻值R1=5Ω，R2= 5Ω左右，且兩個電阻橋接的過程很清楚。說明開關正常。

2）圖中的波形有明顯斷開點，過度總時間在標準之內。但開關動作接入的電阻值超過了范圍已經斷開，而且斷開時間達20ms，嚴重超過標準中偶而斷開時間2ms以內的規定。開關已經損壞要檢修，如不檢修帶電操作將造成嚴重后果。

3）圖中的波形有明顯斷開點，過度總時間在標準之內。開關動作接入的電阻值正常，但兩個電阻橋接的過程有5ms的斷開時間。可以肯定開關有開路性故障，一定要檢修后才能投入使用。

4）圖中的波形有斷開點，過度總時間T=46在標準的35～50ms之內。開關動作前后接入的電阻值正常，且兩個電阻橋接的過程很清楚。但從R2往線包過渡橋接時有斷開，看斷開點有沒有超過標準中偶爾斷開時間2ms以內的規定。如果沒有超過2ms或電阻大值沒有超過本儀器測量有效值范圍。就可以繼續使用。超過了就重復測試幾次看是不是都超過標準，如果都超標準說明有問題。

（四）不同接線方法的阻值算法：

1．第1種接線方法測量時得到的過渡電阻值為R1=R2=R

2．第2種接線方法測量時得到的過渡電阻值為R1/3≈R2/3≈R

3．第3種接線方法測量時得到的過渡電阻值為R1/2≈R2/2≈R

測試儀打印的數據中T為過渡時間,T2為橋接時間,T0為三相同期性。

五、上位機數據管理軟件（WBBKC-4000有載開關測試儀操作更加簡便）

（一）硬件連接：電腦通過USB或者串口（“通訊設置”里修改）連接儀器，點擊“連接設備”，軟件會自動找到儀器，并且在軟件左下角顯示。

（二）測試參數設置：

1．開關類型：分為“中性點引出”和“中性點不引出”

2．電流方式：中性點引出時為“（A.B.C）-> O”；中性點不引出時為“（A.B）-> C”或“（A.C）-> B”。

3．檔位：以“xx-> xx”表示，按“↑”鍵上調，按“↓”鍵下調。例如檔位為“07->08”,按“↑”則變為“08->09”,反之按“↓”則變為“07<-08”。

4. 觸發電阻：設置儀器在有載開關動作時開始保存采樣數據的觸發條件。電阻取值為有載開關的標稱電阻值。

5.：上位機菜單沒有預采時間；觸發次數和濾波深度，使用儀器下位機的設置參數。

（三）測試結果圖形操作說明

1．放大：在需要放大的區域，點擊鼠標不放，由左上拖至右下釋放即可，可多次放大。

2．縮小：點擊鼠標不放，由右拖至左釋放即可縮小并還原。

3．拖移：右擊鼠標不放拖移即可

4．調整每相過渡點設置：通過點擊“相序A”“相序B”“相序C”和“t1”、“t2”、“t3”、“t4”的組合，選擇需要調整的過渡點光標，在通過鼠標把光標移動到需要的位置，左鍵單擊確定。

（四）下位機存儲歷史數據上傳：點擊“上傳數據”，軟件會顯示出下位機歷史數據的索引；再雙擊需要上傳的歷史數據。這條數據就會在上位機顯示。

1）新型電力系統精細化動態模擬。人們對新型電力系統動態行為的認識還不夠深入，無論是基礎理論層面還是工程技術層面還處于廣泛討論、觀點碰撞或局部示范試驗階段。然而，電力設施的新技術路線試錯成本極高，不太可能對所有備選方案和技術選項都逐一示范。因此，開展大量深入的仿真研究是推進新型電力系統實施的必要手段。對于新型電力系統，需要深入開展仿真研究的領域包括：①新型電網體系結構研究；②新能源接入電網關鍵技術；③新能源電網保護與自動化技術；④源網荷儲協同控制與優化調度；⑤新型配電網的電能質量分析與控制；⑥人工智能等新技術對新型電力系統的支撐。

2）新能源基地并網穩定性評估。大規模陸上及海上風電集中接入局部電網有可能引發次/超同步振蕩、寬頻諧波諧振等電網可靠穩定性問題，需要對這些問題進行機理及應對策略分析。所以需要對包含多類型新能源裝備的局部電網做精細化動模仿真測試。尤其百千臺級風光機組電磁暫態詳細建模與仿真仍是一個卡脖子難點。

3）新型電力系統軟、硬件在環仿真。新能源及儲能電站的電力電子變流器控制及保護策略是廠家核心機密，對外不公開。由于控保策略對裝置外特性及其接入系統的響應特性有重要影響，故需要分析內部核心控保策略。需要將新能源及儲能控制器實物或黑盒模型接入測試平臺開展動模仿真，以對其多時間尺度動態響應特性進行精細化分析。軟、硬件在環試驗對仿真平臺提出了更高要求。

4）超大規模儲能電站的仿真。超大規模、超大機組的儲能電站包含較多并聯儲能單元或者儲能機組，吉瓦時級儲能電站，需上百臺機組并聯。另外，儲能變流器的控制策略正從電流源型向電壓源型轉變，控制策略趨于復雜化，故需要大量的儲能變流器的控制裝置接入測試平臺，才能對實現對儲能單機以及多機之間協調控制性能測試，進而實現超大規模、超大機組的儲能電站的精細化仿真。

5）現代直流輸電控制與保護測試。超/特高壓直流輸電系統應用于新能源基地外送的控制保護策略及其硬件在環試驗對實時仿真平臺硬件資源要求苛刻，既要對直流輸電系統建模，又要對新能源基地建模，應用場景的復雜性對仿真平臺要求更高。

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