基于C8051F060的容性设备介损因数在线监测系统

《基于C8051F060的容性设备介损因数在线监测系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第24卷第9期电力科学与工程VO1．24．NO．9NOv一2o08592008年11月ElectricP0werScienceandEngineering基于C8051F060的容性设备介损因数在线监测系统吴艳辉，陈勇(武汉大学电气工程学院，湖北武汉43o072)摘要：介绍一种电容型设备介损因数在线监测系统的设计方案在该方案中，硬件部分采用c8051FO60单片机完成了数据采集、处理和上传数据等功能，而PC机则通过上传的数据进行数据预处理和绝缘诊断。软件部分的主要特点是通过加窗对谐波分析法进行改进关键词：c8051F060；介损因数；在线监测

2、；谐波分析法；布莱克曼一哈里斯窗中图分类号：TM861文献标识码：A由于非同步采样时存在频谱泄漏和栅栏效应，故实O引言际谐波分量不直接等于DFT所得结果。文献[2]提出来用加Blackman—Harris窗插电气设备由绝缘材料和导电、导磁材料及结构值谐波分析法减轻非同步采样下的频谱泄漏和栅栏材料构成。绝缘材料大多为有机材料，在运行中，效应。由Blackman—Harris窗的频谱特性可知，其由于受到电、热、机械、环境等各种因素的影响，旁瓣衰减可达一92dB，可忽略谐波间的干扰，以容易劣化，造成设备故障，引起供电中断。电气设单一频率信号进行推导

3、p。设基波信号为备的安全可靠是实现整个电力系统运行的基础，而(f)：lei，电气设备(尤其是高压设备)损坏事故中绝大部分由绝缘损坏引起，因此，及时、有效地发现绝缘存当存在非同步采样时，位于，△佛(，+1)△厂之在缺陷对于保障电网安全具有重要意义。间，△产为频率分辨率；Ⅳ为数据窗内采样点数；文献[1]针对目前介损因数的在线监测系统为采样频率；，为整数。即的技术现状以及存在的问题，为了提高介质损耗因厂=(1十)△0≤1数在线监测结果的精度和稳定性，使用了改进方法，其实现方便，增加的计算量不大，并计算电由数字信号理论可得()的DFT为压、电流基波时

4、不受电网频率波动，电子电路的零Ⅳ一l)：∑()e—j鲁七=0，1，⋯，Ⅳ一1(1)漂、高次谐波的影响，还能有效克服间谐波的干=0扰。由于改进方法的优越性，故无需采用以往测量由余弦窗性质可直接得到加窗后的频谱为装置中为克服频率波动而常采用的硬件测频电路，3简化了电路结构。(七)=∑(一1)m粤[七一)嘲)](2)所=O‘l测量介损因数的加窗谐波分析法将上述基波信号在一个窗口内的离散化值带入式(1)从而得加窗后的频谱为离散傅里叶变换DFT处理的是短持续时间的3离散信号，所得结果通过信号频谱与窗函数频谱卷(七)=∑(一1)m粤[D(，z一七一)+D

5、(，z+斛)](3)积后离散取值获得，与实际信号的DFT存在差异。收稿日期：2008—01—18．作者简介：吴艳辉(1984一)，男，武汉大学电气工程学院硕士研究生电力科学与工程式中D(为幅值为1的矩形窗w()=l，，2=0，l，⋯，用高速、流水线结构的805l兼容的CIP一51内核，Ⅳ一1的离散傅里叶变换，其表达式为片内有两路16位、lMsps的ADC，片内提供的DMA接u可以从ADC读取转换果，并将数据直)(4)接存储到内部或外部RAM。电容型设备绝缘在线监测系统的特点：电压、电流信号要求同步采集，现设：6c=(f+1)(且转化精度高；尽

6、量精简硬件结构，减少干扰信号由式(3)、(4)可解得五，将其代入式(3)可得复引入，提高系统的稳定性。用F060芯片为核心构振幅，从而得相角为成的数据采集单元，仅需要信号调理电路，而无需Imf．1片外A／D电路，这对提高系统的稳定性很有帮助。lt肌同时，由于介损因数测量算法能克服频率波动的影由上述算法可得电压、电流基波初相角-，n及介响，在硬件电路设计中也无需传统测最中常使用锁损角等一(～纯)，从而得到介损因数tan。相环电路，从原理上精简了电路结构，不仅节约了成本，系统稳定性也得到了提高。数据采集装置主该算法通过加BIackman-Harr

7、is窗在很大程度要由信号预处理电路、F060控制电路和通信接口上抵消了非同步采样导致的频谱泄露和栅栏效应，电路3部分组成，为主机提供被测设备反映绝缘状抗谐波干扰，即使在非同步采样下该方法计算所得况的原始分析数据。其硬件原理如图2所示。的tan仍具有很高的精确度。2系统的总体设计及工作原理C8O51F060整个系统包括硬件和软件两部分。硬件部分采用主从机方式，从机采用C805lFO60，其主要完成数据采集、处理和上传功能；主机需通过卜传的图2前端数据采集装置硬件原理数据进行数据预处理和绝缘诊断。具体工作流程为：主机给从机发命令消息，要求从机进行

8、数据采c8051F060有两个能进行异步传输的串行口集。从机接收到该消息后完成对电压、电流信号的UARTO和UARTl。UART0除具有8O51标准串同步采集，以采