《电子技术应用》
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基于DSP和在线FCE高压容性设备绝缘性能在线监测装置
2020年电子技术应用第7期
刘志坚,赵浩益,梁 宁,何 蔚
昆明理工大学 电力工程学院,云南 昆明650504
摘要: 目前变电站高压容性设备的绝缘检测大多采用定期、离线的实验检测方法,针对该方法存在的时效性差、精度不高的问题,提出一种基于DSP的高压容性设备绝缘在线监测装置,同时结合模糊评价算法实现对数据的实时分析和在线评估。首先针对绝缘性能监测原理和方法,讨论了快速傅里叶变换FFT在谐波分析法中的应用,通过增加汉宁窗的方法改进传统FFT变换存在的局限性;然后建立基于层次分析法的绝缘性能多参量模糊评价模型;接着对装置软硬件部分实现作了设计,包括信号ADC采样、FFT处理、SCI通信和HMI对话等单元;最后在高压实验室对装置进行测试。结果表明,装置在实时获取设备运行参数同时实现数据在线分析,给出设备的绝缘情况,具有一定的实际应用价值。
中图分类号: TM933文献标识码: ADOI:10.16157/j.issn.0258-7998.191046

中文引用格式: 刘志坚,赵浩益,梁宁,等. 基于DSP和在线FCE高压容性设备绝缘性能在线监测装置[J].电子技术应用,2020,46(7):88-93,98.
英文引用格式: Liu Zhijian,Zhao Haoyi,Liang Ning,et al. On-line monitoring device for insulation performance of high-voltage capacitive equipment based on DSP and on-line FCE[J]. Application of Electronic Technique,2020,46(7):88-93,98.
On-line monitoring device for insulation performance of high-voltage capacitive equipment based on DSP and on-line FCE
Liu Zhijian,Zhao Haoyi,Liang Ning,He Wei
Faculty of Electric Power Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650504,China
Abstract: At present, the insulation testing of high-voltage capacitive equipment in substation mostly adopts regular and off-line experimental testing methods. And this method has some problems such as poor timeliness and low precision. This paper presents an on-line monitoring device for insulation of high-voltage capacitive equipment based on DSP. Firstly, the application of Fast Fourier Transform(FFT) in harmonic analysis is discussed according to the principle and method of insulation performance monitoring,and the limitation of traditional FFT transform is improved by adding Hanning Window. Then the multi-parameter fuzzy evaluation model of insulation performance based on analytic hierarchy process is established. Then the hardware and software part of the device is designed,including signal ADC sampling, FFT processing, SCI communication and HMI dialogue and other units. Finally, the device is tested in the high-voltage laboratory, and the results show that the device can obtain the running parameters of the equipment in real time and analyze the data online at the same time.
Key words : capacitive device;insulation monitoring;DSP;FFT;FCE

0 引言

    变电站设备总量的40%~50%属于容性设备,这些设备的绝缘缺陷和不正常运行都会引发电力系统绝缘事故,因此在高压容性设备运行过程中实时、准确地监测其绝缘性能是十分重要和必要的。然而根据《电气设备预防性试验规程》定期进行预防性试验仍是目前变电站监测设备的主要方法[1]。这种定期的、离线的实验检测,根据试验结果来判断设备工作状况的方法存在时效性差、精测不高的问题。由单一实验参数判断设备绝缘性能也具有不确定性,很难获得设备的真实绝缘信息。随着嵌入式技术的发展,实现设备绝缘监测从传统的定期离线检测向实时在线监测的转变成为电力系统安全运行一个重要方向,绝缘在线监测技术综合了传感器技术、信号处理技术、数据通信技术等[2],具有在线监测、精度高、实时性好的特性,是目前重要的设备绝缘监测方法。

    文献[3]从理论方面提出表征容性设备绝缘性能特征参数之一介质损耗;文献[4]提出监测介质损耗是反映高压容性设备绝缘性能的有效手段;文献[5]提出一种测量介质损耗因数的加窗免插值DFT算法;文献[6]提出基于STM32单片机的CVT绝缘性能带电测试分析装置;文献[7]提出一种基于定点型DSP处理器 TMS320F2812的在线监测装置,从软硬件方面介绍其实现方法;文献[8]采用分层监测方案并基于DSPTMS320F2806监测光伏电站的综合直流漏电情况;文献[9]基于GPS授时技术设计了网络同步采集器来测量高压交流输电线路电晕信号;文献[10]基于DHT11等传感器设计了环境参数监测系统。目前大多文献提出的绝缘在线监测装置侧重设备绝缘参数的获取,忽略了参数分析过程的硬件化。在设备绝缘评估方面,文献[11]采用模糊层次分析法作为评价方法框架,解决了评价指标权重的设置和隶属度的确定问题,建立了GIS设备绝缘状态的多类信息融合评价模型;文献[12]和[13]提出基于模糊理论和证据理论的变压器状态评估方法;文献[14]提出一种基于半梯形模型和模糊理论相结合的油浸式电力变压器运行状态的评估策略;文献[15]提出了一种基于模糊层次分析法的变压器状态评估方法。

    实现硬件推理是智能设备和智能电网建设发展的基础之一,文献[16]提出将传统的软件模糊推理过程实现硬件模块化,得出了推理速度高于传统软件推理的结论;文献[17]在DSP上实现和优化模糊推理系统,实验证明在硬件上推理结果和软件推理一致。作为在线监测系统的基本部件之一[18-19],本文在总结以往经验基础上,基于DSP完成高压容性设备绝缘性能在线监测装置设计,同时实现数据实时分析和硬件推理,基于层次分析法的多参量模糊综合评价算法现场评估设备绝缘情况。




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作者信息:

刘志坚,赵浩益,梁  宁,何  蔚

(昆明理工大学 电力工程学院,云南 昆明650504)

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