對變電站容性設備介損在線監測系統設計的探討

南曉印

摘要：為了提高電力系統高壓電氣設備指數的安全性和可靠性，制定了一個容性設備介電損耗變電站監控系統。系統采用全球定位系統提供了高度精確的時間同步采樣，可選的現場可編程門陣列芯片ADS8505器件EPlC6Q240C8完整的實時采樣，利用QuarttusII軟件特別具有的邏輯設計思路。

關鍵詞：變電站容性；設備介損；在線監測系統

中圖分類號：TM764 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）35-0022-02

變電站，即改變電壓的地方。發電工廠將電傳輸到一個遙遠的地方，電壓必須提升，到一個高電壓附近的用戶，則需要降低電壓，電壓解除，變電站完成這項工作。降壓的主要裝置是一個開關變電站和變壓器。按規模大小不同，變電站稱為變電所和配電室。介電損耗：在電場中的絕緣材料，由于電介質的導電率和電介質極化的滯后效應，在其內部的能量損失而造成了介電損耗。

狀態監測，可減少延長設備使用壽命，設備維修時間，降低成本，免去定期監測趨勢。容性設備在線監測和及時的預報和診斷故障，保證設備正常運行，提高電網的可靠性和安全性的設備和操作人員，都具有十分重要的

意義。

1 系統工作原理及總體構造簡介

1.1 基本原理概述

介電損耗的交變電場，在電介質中，由于電消耗一定的能量，而使熱介質本身出現的現象。因此，電介質包括載體可以是導電性的，所施加的電場，導電性產生的電流，消耗的一部分能量，轉換成熱能。

絕緣材料的介電損耗角正切值乃測量相角差，可以發現在電氣化設備的絕緣系統里，完整性的缺陷或濃度較大的局部缺陷是存在的，可以反映出高壓電氣設備絕緣的一個重要的反應體系。

1.2 系統構造

根據設計原理可知，該系統由變電站監視控制中心、ZigBee無線網絡通信系統、全省級別的監測控制中心及現場監控站等四部分組成。

對變電站實行監控是為了用戶使用的電力行業的特點，結合工業控制的特點，安全管理和數字化視頻，使用目前已經具備的電網網絡資源，設計了一套門禁系統、消防系統、遠程可視系統、環保電力監控系統的多功能網絡綜合安全管理系統的子系統。

監測系統一般包括以下基本單元：

1.2.1 輸送信號單元。傳感器的檢測狀態反映設備被測量，將其轉換為一個電信號發送到適當的跟進單元的特性，具有監控信號的意見和讀數的作用。

1.2.2 處理信號單元。發送的傳感器信號預處理，信號的振幅調整到適當的水平，并抑制干擾以提高信號的信

噪比。

1.2.3 采集數據單元。發送傳感器信號預處理，干擾抑制，然后模擬到數字（A/D）轉換和采集記錄。

1.2.4 發送信息單元。數據獲取單元所得到的數據發送到隨后的單元。

1.2.5 數據處理單元的傳輸到信號處理。這樣的干擾抑制，可提取特征值的診斷有效的數據。

1.2.6 診測單元。數據處理單元的歷史數據、標準、程序和運行經驗分析和比較。部件的設備狀態和故障判斷，以采取保障措施。整個監控系統可分為三個子系統，即監控設備、傳感器、信號的前處理和數據采集子系統，信號處理和診斷系統的現場。

2 GPS簡介

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統）的簡稱。GPS這個項目始于1958年，美軍在1964年建成并投入使用。20世紀70年代，美國軍隊聯合開發了新一代衛星定位系統GPS。該系統的主要目的是提供實時的三個領域，全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監測、應急通信和其他一些軍事目的。經過20多年的研究和實驗，花費資金累計達30億人民幣。1994年，全球覆蓋比率甚至高達98%，共計24顆GPS衛星星座已根據設計思路圖布設成功。

3 現場監測分機設計介紹

3.1 硬件設計

通過現場監測等技術擴展得到的控制電容、電流的模擬設備，一分為二：（1）一路經過放大、補償等處理后，送入現場可編程門陣列（FPGA）內測頻邏輯完成信號測頻；（2）路線高精度A/D轉換為數字的轉換器到FPGA中，傳輸的數據處理單元處理后的Niosll，由紫蜂通信模塊發送到主控制室內的計算機工作站。

3.1.1 泄漏電流傳感器。設計時考慮到安裝需要現場進行、運行需要在安全條件下進行的實際情況，設計師開發出一個讓數值較小的電流流過電磁傳感器的核心部分，使用深度負反饋技術，自動補償為核心，采用高初始磁導率，低損耗芯在理想狀態下的零磁通的核心工作。

3.1.2 同步信號。同時發送所述同步信號，在同一個源的多個載波信號，使得接收器可以接收更多或更好的信息。應包含平行同步信號、垂直同步信號和色同步信號（彩色載波）三種同步信號。

3.1.3 測頻設計。累積頻數的測量方法是，每單位時間，在更高的頻率和更高精度的周期的數量，信號應該被繼續保持為兩個以上的信號周期，以確保有效的輸出計數。

3.2 軟件設計

現場監控站軟件具有很強大的檢測功能，主要是：（1）以同步數據采集中心的指令為基礎展開；（2）通過Zigbee無線通信技術將數據裝載；（3）打包上傳；（4）由系統手動自檢，實現實時采集功能，如果采集功能中斷就會被重新觸發。以上就是軟件設計對變電站容性設備介損在線監測系統設計系統固有屬性提出的要求。

4 專家軟件

專家軟件根據使用的部分來劃分可以分為兩個版塊：專家軟件服務器和專家軟件客戶端。專家軟件在技術上采用有效的模糊控制技術和灰色系統技術，介電損耗機制的建議的基礎上的價值取決于介質損耗因素確定絕緣狀況是如何變化的，這里必須考慮到技術知識的不完備性的各種影響因素，從而分析定量介質損耗因數序列變異以及密切的排序由相關性以達到“診斷要精確”和“模糊輸出序列變異”導致。制造商和運營管理部門（客戶端）、使用者只需要安裝瀏覽器軟件可以訪問系統，從而可以方便地實現“遠程維護”和“遠程監控”并行的優點。

5 結語

本文試圖通過分析結構來對變電站容性設備介損在線監測系統設計進行探討，電容型機制的設備在高壓變電站中具有重要的實際應用地位，本研究論文對電容型機制設備的介損的在線監測系統進行了詳細分析和設計，取得了顯著的成果，該成果可以廣泛復制并得以應用。

針對傳統固有的基波相位分離法存在的不足，采用插值方法進行了算法上的改進和補充。對比仿真結果，可以發現，改進后獲得信號的基波頻率非常穩定，通過提高介損樣本的提取從而提高了介損角的準確度，最關鍵的一步是同時減少了硬件環節，增加了該算法的實用性。

所以，本文認為：對變電站容性設備介損在線監測系統設計的探討已經具有非常廣泛的現實應用基礎，而對于其內部構造，可以通過改變機器零件的屬性得以實現和

改造。

參考文獻

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測系統設計[J].高電壓技術，2008，34（8）.