一种新型介质损耗tanδ测量系统研究.pdf

《一种新型介质损耗tanδ测量系统研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据第26卷第11期2006年11月电力自动化设备ElectricPowerAutoma“onEquipmentV01．26No．11Nov．2006o一种新型介质损耗tan6测量系统研究李怀龙，孟志强，王同业，陈燕东(湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082)摘要：为了提高测量介质损耗和准确度，对介质损耗测量中存在的误差进行了研究，介绍过零点时差法测量介质损耗的原理。详细讨论了过零点测量时失调与温飘误差和电网波动误差的形成机理．针对过零点时差法测量tan6时存在的主要误差——过零比较器的失调与温飘误差和电网波动产生的误差．设计了一种基于AT89C51单片机、采用双向过零平均

2、鉴相技术和锁相技术的介质损耗tan6测量系统．给出该测量系统的详细工作过程，得出了样机对试品的测量结果．对试品测量结果分析后证明该系统可有效消除过零点失调与温飘误差和电网波动误差的影响。关键词：介质损耗；平均鉴相；单片机；双向过零；失调中图分类号：TM934文献标识码：A文章编号：1006—6047(2006)1l—0055—030引言为了提高高压电气设备的运行可靠性．减少因故障及事故引起的经济损失．必须定期进行电气绝缘性能的预防性实验测量。介质损耗角正切tan6对绝缘的劣化和故障有较高的灵敏度．因此．绝缘性预防实验主要是测量tan6。但是．高压电气设备的介质损耗具有高电压、微电流、小角

3、度的特点⋯，对测量的精度要求高．有些绝缘介质损耗因数的测量分辨率要求达到0．01％．且tan6测量易受各种形式的干扰，要精确、稳定地测量tan6存在较大的难度。tan6的测量主要采用传统的电桥测量仪．典型代表为OSl型西林电桥[2]，该方法测试过程复杂、操作量大、抗干扰能力差、易受人为因素影响。因此，tan6的测量新技术、新方法是近年来研究的重点。随着电子技术和微计算机技术的飞速发展．以过零点时差法为代表的数字式介损测量技术逐步走向成熟。过零点时差法的关键是获得准确的过零点．否则造成时差测量不准确。因此，该方法对过零点要求很高”]，但过零比较器的失调与温飘和电网畸变均会影响过零点．使ta

4、n6测量存在较大的误差[3_引。本文通过对过零点时差法测量误差的分析．采用双向过零平均鉴相技术和锁相技术．以高性能的AT89C51单片机为核心．研究与设计了一种新型介损tan6单片机测量系统．测试结果表明新系统能有效地减少测量误差、提高tan6的测量精度。1过零点时差法测量原理通常电气绝缘设备可以用无损电容Cx和电阻R。串并联电路的等效模型表示，如图1所示，当设备外加工频正弦高电压M时，产生工频微电流i。i滞后M的相位角‘D为绝缘介质产生的相位滞后。收稿日期：2005—12一02：修回日期：2006—02—11过零点时差法通过过零比较器．把电压u和电流i的检测信号M。“i分别转化为方波信

5、号‰、M⋯用数字时间测量技术测量过零点时刻图l电气设备介损等效模型F嘻lEquivalentmodelofdielectriclossoff】、￡2之间的相位差为electricequipment妒=2丌(￡l一￡2)／丁=2丌△￡／r(1)式中丁为工频周期：△￡由高频脉冲计数产生。介质损耗角6=丌／2一妒=丌／2—2丁r△￡／丁(2)相应波形如图2所示。用计数器对频率为厂的高频脉冲记数．若△￡时间内的高频脉冲数为n．则△拄凡办(3)显然，6的分辨率为27r／r厂，在电源周期71和u。“。过零点准确的条件下，只要计数脉冲频率厂够高，就可以保证介质损耗测量对分辨率的要求。图2过零点时差法测

6、量原理Fig．2Measuringprincipleofcmssing．zeIDtimedif玷rencemethodMOoD如D岫0PO万方数据@电力自动化设备第26卷2比较器失调和飘移误差及双向过零平均鉴相技术由测量原理可知：实现高精度tan艿测量的条件是u和i的过零点必须准确。但是，过零点易受电网畸变、比较器失调与飘移和电网频率波动的影响，产生较大的测量误差。其中，比较器失调与飘移影响最严重[5。7]。2．1比较器失调和漂移的影响图3说明了比较器失调和飘移对过零点的影响。设2路比较器过零点电平飘移分别为％。和砜：，正弦信号M和Mi的幅值为乩和以，妒，为测量下降沿过零点得到的相位差，

7、妒。为测量上升沿过零点得到的相位差，妒为真实的相位差，砜。和‰：对过零点的影响可能存在4种情况。a．‰1=0，‰2=O时，有9F=妒R=9(4)b．‰。≠O，‰：=O时，有‰=9一arcsin(％。／玑)(5)妒R=9+arcsin(‰l／乩)c．砜1=0，砜2≠O时，有9R=9一arcsin(‰2／U)(6)卿=妒+arcsin(砜2／以)d．‰】≠O，‰2≠0时，有唧=9一arcsin(巩l／玑)+arcsin(砜2／以)⋯妒R