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KEMA Laboratories 90 years 1998-1999

大数据时代
就测试而言,测量施加到测试对象上的应力至关重要。在测试过程中,测试工程师毫无疑问必须保证应用了适当的波形,客户需要确保自己的设备未受力过度。

在大容量/高电压测试过程中,一个关键因素是实验室的电磁环境对测量结果的影响。大电流、高电压、放电、开关都会产生很多电磁污染源,容易影响电缆和电线中用于测量和控制的信号。在过去 100 年的测试历程中,有两个相互矛盾的趋势始终在进行着一场拉锯战。一方面,电磁影响适时增大,因为对越来越大的电流和越来越高的电压的测试势在必行。这些电气常量,按照不可避免的麦克斯韦定律,通过在测量链上的感应电流和感应电压,留下了自己的痕迹。另一方面,多年来,从电气到电子再到数字领域,这些信号电平(就像测试工程师赖以作出决定的耳目)日益变小。因此,实验室的主要任务是生成不受更大的干扰影响的越来越小的信号。

KEMA 使用的老式测量系统通过配备一个转筒的电流测定记录器记录相关痕迹,该记录仪内部装有照相纸。由测得的信号启动的一面小镜子会投射一道光束。虽然冲洗胶片很麻烦,但信号可以被相当精确地记录下来。一项重大改进是引入“循环”示波法,从而支持在普通纸张上进行记录,对紫外光很敏感。再也不用长时间待在暗室里冲洗胶片了!而且测试一结束,设备就会以高达每秒 10 米的速度吐出长纸条,测试结果便出来了。但是,测量的数值计算仍需手动完成或借助创意工具完成,如用于计算非对称电流的工具“SKATE”。这些设备直到 20 世纪 80 年代中期才退役。数年前,电子工业兴起,当需要详细记录某些转瞬即逝的现象时,我们引进了阴极射线示波器。测量范围在传统上分为三个区域:低频,覆盖功率频域;中频(高达 50 kHz),是记录瞬变恢复电压的必要条件;以及高频,应对短线故障现象以及重燃和重击穿现象。由于能够看清细节,因而测试过程中的新现象变得显而易见。这方面的一个例子就是非连续破坏性放电,在至少十年的时间里,它一直是标准化委员会的热门讨论话题。这只是个例子,意在表明测试和测量如何推进电力设备技术的发展,以及如何增进人们对至今仍原因不明的事件的了解。

与此同时,数字时代也已来临。首个真正的数字数据记录器是“超级绿色机器”,这是一个只能捕捉 4,000 个数据点的记录器,但采样率很高,不但足以满足时间要求,而且能开辟一个领域新的可能性。

在 20 世纪 90 年代早期,数字化的优势开始得到充分利用。我们专门聘请了一个专家团队来开发实验室数字数据记录系统。这也反映出我们奉行的政策,即将作为测试基础的技术掌控在自己手中。

从那时起,瞬态记录器技术有了突飞猛进的发展。一开始,数据通过数字方式记录,但绘制在纸上。接下来,软件被开发出来,实现了数字数据分析和自动报告。首个实验室系统基于 Maurer 数据采集系统,紧随其后的是相继由 Nicolet、Bakker 和 National Instruments 制造的系统。每一步的突破都是快速的。虽然初期的系统通过串行链路进行通信,但数据量很快暴增到了必须找到适当解决方案的地步。

在大容量实验室中,直到今天,访问每个实验室中数百个传感器的数据采集都是集中进行的。高压实验室中不是这样,里面的每个试验间都有自己的专用测量系统。分散式数据采集也是大容量实验室日后的选择。

名为 Nexis 的内部开发基于欧洲核子研究中心 (CERN) 推出的开源硬件和软件,正在紧锣密鼓的筹备中,要成就下一代数据采集。我们已应用低成本的本地存储单元,通过 GPS 集中同步,并通过光纤连接至庞大的数据库。单调乏味的“修补”、指挥室中物理交换机的手动连接,以及容易出现人为失误和故障的连接器都将被软件取代。

此外,电磁场无法干扰通过实验室中的安全光学数据高速公路传输的激光信号。

400 kV XLPE PQ test in 1999
1999 年,进行 400 kV XLPE 电能质量测试
First 550 kV GIS certified in 1999
1999 年,首个 550 kV 气体绝缘开关设备 (GIS) 获得认证