1、1高压电力设备放电在线监测系统摘要： 近年来，随着国家智能电网的建设规模不断扩大，使得高压电力设备随之不断增多。由于电网的整体结构越来越复杂，各类故障和事故的发生频率也越来越高，这在一定程度上影响了电网的安全、稳定、可靠、经济运行。其中由高压设备放电引起的故障占较大的比例。为此，必须采取有效的措施对此加以解决处理。基于此点，本文就高压电力设备放电在线监测系统展开研究，期望通过本文的研究能够降低高压设备放电故障的发生几率。 关键词：高压电力设备；放电；在线监测系统 中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号： 一、高压电力设备放电监测的目的 通过对大量电力高压设备进行调查后发现，几乎所
2、有的设备都存在不同程度的局部放电现象，这充分说明了高压设备放电是一种不可避免的现象。设备放电的大小主要与绝缘有关，在绝缘设备的制造过程中，应当尽可能减小局部放电，同时在绝缘产品出厂时以及验收阶段均应严把质量关，这样能够有效确保绝缘的使用寿命，从而降低高压设备放电现象发生的几率。然而，这种方法只能针对新安装的绝缘，对于运行中的设备却起不到任何作用。为此，有必要通过在线监测来对高压设备的局部放电现象进行检测，从而采取及时有效的措施加以治理，这样有助2于确保设备的安全、稳定、可靠运行。 通常情况下，可将高压设备的放电现象划分为两大类，一类是正常的局部放电，另一类则是放电故障。前者具体是指对设备可靠性
3、影响比较轻微的局部放电，较为常见的现象有微小气泡中的汤逊型放电、铁芯和电极边缘的电晕放电等等；而后者则是指对电力系统中高压设备安全、稳定、可靠运行影响比较严重的放电现象，如沿设备表面爬电、金属间隙火花放电、气泡中的放电等等。对电力系统中高压设备在线监测的目标可总结为以下几点：即时发现设备放电故障，并对放电的具体性质进行准确判断，同时估计出放电出现的部位，然后依据放电的具体发展规律对其危害性和影响范围进行评估，最后与其它试验方法相结合决定是否需要使其退出运行。简单来讲，对电力系统中高压设备在线监测的目的就是为了确保设备安全、稳定运行。为了实现这一目标，就需要设计相应的放电在线监测系统，下面本文就
4、此展开详细论述。 二、高压电力设备放电在线监测系统的设计实现 （一）硬件设计与实现 本文设计的高压设备放电在线监测系统主要由以下几个部分组成：监测主计算机、监测探头、监测子站、通讯子站、光缆、监测软件等等。其中监测子站由 1 个主电路板和多个插板子电路板构成；监测探头具体负责获取放电信号，并对信号进行相关处理，然后将处理后的信号经过屏蔽电缆传输给插板子电路板。 1.监测探头。通常情况下，高压设备的绝缘放电量十分微小，具体为毫伏量级，为了确保能够检测到如此微小的放电量，监测探头必须具3备非常高的分辨率，同时在实际监测过程中，还应采取相应的措施防止雷击对监测探头造成损坏，为此，需要在监测探头上加装
5、过电压保护装置。监测探头的工作原理如图 1 所示。 图 1 系统监测探头的工作原理 2.插板电路板。可将其视作为监测探头与逻辑电路板间的“桥梁” ，它可以将监测探头处理后的信号传输给逻辑电路，并将逻辑板电路的直流偏置信号传输给监测探头。通过插板电路板可以将外部大量的放电干扰全部排除，从而将真实、可靠的信号传递给逻辑电路。 3.逻辑电路板。本系统采用的逻辑器件为 MSP430 系列单片机，因该系列单片机具有较为丰富的内部设计，在本系统中主要应用基本定时器中断对设备进行数据采集，并将采集到的数据传输给上位机，同时应用内部外设 SPI 模块，向串口 D/A 发送数据，使之输出门槛电压，待过零点中断后
6、，继续重复数据采集。 4.过零点电路。通常情况下，监测设备采集到的放电信号是非常丰富的，在这些信号中存在一些与有效信号极为近似的信号，如负电晕放电信号。一旦采集信号中包含此类信号，便会造成上位机判断失误，为此，需要在电路中引入过零点电路。它的主要作用是消除负电晕放电对监测系统的影响。 5.通讯。本系统将 MSP430 单片机的串口输出数据采用 TCP/IP 协议进行以太网传输，各个子站与通讯站之间采用光纤进行通讯，虽然这种设计的前期成本较高，但从数据传输的安全性和可靠性方面考虑，这种4设计还是具有相当高的可行性。 （二）软件设计与实现 如果说系统的硬件是其躯体，那么软件就是整个系统的灵魂，为此
7、，必须对系统软件进行最为合理的设计，这样才能确保整个系统的运行稳定性。 1.设计构思。本系统的软件主要是基于虚拟器的技术进行设计开发，共分为四个模块，即管理模块、数据采集与分析处理模块、数据库模块、实时监测模块。这种设计不仅具有良好的扩展性和开放性，而且还具备可移植性。 2.模块设计。管理模块。对于一个完善的在线监测系统而言，系统本身的安全性是非常重要的，管理模块的主要作用就是确保系统的安全性。该模块具体包括以下部分：用户登录检测，验证用户是否为合法用户；新用户添加；老用户删除；变更用户权限等等。数据采集与分析处理模块。在本系统中相关数据采集是非常关键的环节。现阶段，计算机的发展和完善，使数字
8、设备逐渐取代了模拟设备，计算机控制技术的作用也获得了应有的发挥。但是外部环境中有很多信息总是处于不断变化的，如温湿度、压力、速度以及位移等等，想要对这样的信息传给计算机，就必须先对其进行量化编码，使之转化为数字量，这个过程就是我们通常所说的数据采集处理，其在计算机监测系统中，是获取原始数据的主要途径。本系统的数据采集是基于消息映射的方式，以监测子站为例，系统与 SOCKET1 进行通讯，然后将消息映射到 On Recv1 函数上，当系统接收到 T Message 时，便能够自动对 On Recv1 函数进行调用。经5过实践证明，这种设计方法不但能够满足系统实时数据的采集要求，而且也符合系统实时
9、显示数据的要求。数据库模块。本系统采用当前最为流行的 SQL Server2000 作为数据库应用和开发平台，为了便于数据库管理，将全部数据表都存储在新建的数据库 MDB 当中，具体的数据表包括原始数据表、日统计数据表、报警记录表等等。数据库接口采用的是ADO 作为接口协议，这是因为 ADO 技术具有较强的实时性，且速度较快，由此设计出来的系统应用性更为广泛，用户在进行二次开发时也相对比较简单。实时监控模块。本监测软件具有自动和手动两种监测方式，在线监测平台启动后，用户可以自行选择使用何种监测方式对高压设备放电情况进行监测。若是用户不想进行任何干预，可点击自动监测方式，这样系统便会进入自动监测
10、，并按照预先设计好的顺序对设备进行检测，程序后台则对采集回来的数据信息计算分析，并将结果显示在计算机上。如果选择手动方式，用户可在该状态下自行选取监测设备，检测完毕后，会在平台上弹出若干个与设备相对应的窗口，操作人员便可按照具体情况，判断设备是否存在放电现象。 参考文献 1孟庆新.电力变压器局部放电在线监测系统及基于小波的消噪方法的研究D.辽宁科技大学.2010(7). 2乐波.陈小林.成永红.大型发电机局部放电在线监测系统的研制A.2010 全国电工测试技术学术交流会论文集C.2010(12). 3魏炜.黄成军.HSB-2 型发电机局部放电在线监测系统的研究与应用J.电子测量与仪器学报.2012(10). 64尹玉芳 便携式局部放电在线监测系统在 500KV 变电站的应用A.高效、清洁、安全、电力发展与和谐社会建设吉林省电机工程学会2008 年学术年会论文集C.2008(10). 5胡思.基于模糊聚类算法的局部放电在线监测系统的设计与实现D.电子科技大学.2012(5).
