基于DSP和光纤技术的分布式电容型设备在线监测系统的设计.pdf

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1、科学技术（责任编辑：叶晓莉）基于DSP和光纤技术的分布式电容型设备在线监测系统的设计郭萍金鹏（四川内江电业局四川内江641000）摘要：为了实现电容型设备的在线监测，保证变电站的安全可靠运行，设计了基于DSP和光纤通信技术的分布式电容型设备的在线监测系统。文章介绍了在线监测系统的组成及原理，采用分压法采集信号，解决了传统传感器采集信号法因受温湿度影响导致检测结果误差大的问题。检测单元集现场信号调理、数据采集、DSP控制、数据处理、数据存储及光纤通信于一体，实现了检测数据测量就地化和数字化。针对变电站电磁干扰、地环干扰以及雷击等问题，系统采用光纤进行数据通信。在软件开发中

2、，采用模块化的思想，各个模块在功能上相互独立，便于维护与升级。在变电站的实际应用表明，该系统性能可靠稳定，测量结果准确。关键词：电容型设备，tan啄，DSP；在线监测；锁相倍频；光纤通信1引言障导致末屏开路，保证信号提取的安全性，应配置合理的保护方式。变电站中的变压器、电容性设备、避雷器、断路器等高压电气设备长期运行中受到电场、导体发热、机械力、化学腐蚀、温度、湿度等因素的影CT信号电流调响，不可避免地将逐渐劣化、老化，并导致设备运行性能变坏，出现缺陷。理电路信号变电采集站通如果任其继续发展，不采取适当的修复措施，可能引发电力设备的故障，A/D转换计算信管造成巨大损失。

3、电气设备在线监测系统在设备运行情况下连续提取设备处理理系PT信号电流调DSP统的各种状态信息参数，根据各种故障征兆，运用智能技术对其健康情况理电路进行实时评判，依据诊断结果制定检修方案和策略，从而既减少了停电试验和维修的盲目性，又能持续真实地反映设备在运行电压下的性能和锁相环倍频电路健康水平，能够及时发现设备运行中的缺陷，降低设备事故率。2系统总体结构及原理图2现场信号采集单元本监测系统分为三层。第1层由相应的传感器和信号调理模块构Fig.2thesignalacquisitionunit成，主要完成测量采集变电站内电容型设备的相应数据参数，包括温湿度、泄露电流I、PT

4、电压信号，CT电流信号，采集模块将模拟信号转换为U数字信号，经DSP处理计算，通过光纤通信与第2层（变电站通信管理系UIRX统）通讯。第2层包括前端通信控制单元、数据服务器、Web服务器，前端通信控制单元通过光纤接收并处理来自现场信号采集单元的在线监测CX信息，并将监测信息送给数据服务器；数据服务器完成在线分析计算功I能；Web服务器为第3层的监控提供服务。第3层的IE用户，通过TCP/IPIwCXRX网络可实施远程监控。监测系统的总体结构如图1所示。d系统应用光纤通信技术和In原U第3层IE用户IE用户ternet网络技术，实现了分层分布式0IUq0结构的在线监测，扩

5、展非常灵活，抗C0Web服务器打印机干扰能力强。用户只需要安装浏览器软件就可以对系统进行访问，从第2层数据服务器数据库而方便地实现了远程维护和远程监（a）（b）测，具有良好的可扩展性及灵活性。前端通信控制单元图3电容分压式的测量接线图和向量图另外，在现场采集处理模块可在现Fig.3thewiringdiagramandvectordiagram场完成模拟信号的计算处理，有效现场现场ofthecapacitancepressuremeasuring地避免了信号因远距离传输而导第1层信号信号采集采集致信号失真。图3中，U为系统电压，RX为试品等效电阻，CX为试品等效电容，U

6、0为单元单元3系统硬件设计分压电容电压，C0为分压电容，I为泄露电流。图1监测系统总体结构框图b系统的硬件设计主要集中在现由图3（b）中的向量图关系，已知U0,U，可得场信号采集单元的设计，并有效地wCCRwCRtandFig.1theoverallblockdiagramtanq=0XX==XXofthemonitoringsystem完成分布式数据的采集和传输。CC0X+11++CCXXCC3.1现场信号采集单元00系统监测的内容包括电容型设备的介质损耗角正切tan啄、泄露电在实际中要求测量电容上的电压为40伏左右，以系统电压为流I、电容量。该系统是数字信号处理

7、DSP和高精度A/D为核心的数字式220kV为例，得到：一体化现场信号采集单元，该单元集信号调理、高速采样、CPU控制、傅CCX0U=CU00里叶频谱分析、数据存储及光纤通信为一体，可就地计算出介质损耗角()CC0+X正切tan啄、等值电容、泄露电流等各项参数，如图2中虚线部分所示。该则系统可以对分布在同一变电站内不同位置的所有电容型设备进行检C==UU-0C5499CC0XXX测，且监测周期可以任意设置。U03.2泄露电流的测量所以得到tanqd»tan，可以通过测量计算兹，求出其正切值，进而由于信号微弱，传感器必须有较高的精度同时也