便携式电力设备局部放电检测仪.pdf

芳40勇3期
2003年3
THAAYOROAEY
Marc
便携式电力设备局部放电检测仪
酴哲,專福祺
(清华大学,北京100084)
摘要:介绍了便式局部放电检测装置的设汁思想及软、硬件结构,并通过测量实例证明了该便携式局放检
鴻汉可常生
关键词:电力设备;局部放电;检测仪
中国分类号:TM734
文献标识码:A
文章编号:1001-8425(2003)03-0013~04
1引言
H
程し程」碧
局部放电(PD)量是反映电力设备绝缘状况的
控控
个重要特征,很多故障都可以从电力设备的放电
CHI
隔离单元
衰「「放「采
量和放电模式的变化中得到反映。因此,对PD信号
器「CH2
大1「波
样
进行采集、处理及分析,可以判定设备的可靠性水
器
CH3
平、为电力运行部门掌握电力设备绝缘状况,及时
谒整运行状态提供有力的依据。
计算机
接口电略
外触发卡
电力设备局部放电的检测装置通常分固定式
日1系统的伴总体结构框图
和便携式两种、固定式装镫能够长时间、连续地监
测电力设备的绝缘状态,但系统复杂,设备成本和记录了放电的幅值和相位偏息,限制了信号的后续
维护费用比较高。考虑到实际的电力设备绝缘劣化处理。
是…个长期的渐变过程,一般不需要监测设备持续
为了能够更滦入地分析局部放电,要求硬件电
不断地工作,因此具有固定式系统主要功能的便携路对放电信号的原始信息损失尽可能小。因此,电
式转置,也完全能够胜任电力设备局部放电的检测流传感器、超声传器以及放大器的带宽设计为
和踪任务,这种装置能够有效地降低开发成本,10MHz,以确保尽可能多地襄盖局放信号频谱。而由
并具有灵活多变的工作方式。
此引入的千扰,将在后缕软件环节中加以处理。
本文主要介绍便携式局部放电检测装置的设
为了能够准确地获得放电数据的相位信息,设
计思想及软、硬件结构。根据采集单元和主机位置计了同步过零脉冲外触发电路来产生采集卡的触
的不同,系统可采用上、下位机运行模式或单机运发信号。该电路的触发信号则取自安装在变压器高
行模式,用户可以方便地在程序中进行设定。如果压套管末屏的专用电流互感器。
处于上、下位机运行模式,它们之间通过网络进行3软件结构
传输,下位机主要负责数据采集,而上位机负责控
制、数据管理、数据处理和显示等工作。单机运行模
软件整体结枃框图,如图2所示。
式为所有工作都在同一台计算机上完成。
软件结构分为上、中、下三层。底层负责硬件控
2硬件结构
制和数据传输。考虑到效率和运行方面的需要,单
独由一个采集程序来实现。中层是数据管理器。上
系统硬件的总体结构框图,如图1所示。
层负责数据处理、图形显示以及绝缘诊断等数据分
硬件的设计目标是尽可能不失真地采集信号。析和应用,这些功能是通过主程序实现的。数据管
早期开发的设备,采用窄带传感器抑制干扰,信号理器是软件的调度中心,同时也是所有数据的汇集
经峰值保持后由低速数据采築器进行采样。由于只点,在本程序中工作台就是其具体的实现方法。
力方数据
压
第40苍
示Q-、N-中二维谱图和N-Q
二继飞形显小
图形显示
诏图数据
维谱图。二维图谱显示采用自动分度、
数据提示、图形締放等技术来提供直
观详尽的放电信息。三维谙图采用优
原始
品特性数据
软件采样数据
二维谐图数据
化的峰值线法绘制,并有斜二侧投影
增图数据统计
和正轴侧投影两种显示方式。在完成
げ受换
图形显示的同时,程序自动计算并向
数字滤波
软件峰值保持
窗口中添加最大放电量、平均电流等
统计信息。
在分析数据时经常需要显示多种
T作台
不同的图形,为了实现在图形之间快
捷地切换,设计了不同的标签页面对
CHO
放据文件
应不同的图形,而每一标签都有一个
反映其图形类型的名称,做到见名知
采集程序
意”,用户通过点击不同的疯面来获取
CH2
不同的图形,方便了用户的使用。
采樂系件
4数据处理与故障诊断
图2软件结构框图
在获取放电数据后需要进行数据
随着硬件技术的发展,市场上不断有更高性能处理,以便去除原始数据中的干扰量,提取出我们
的元部件出现,如可选用更高性能的模数转换卡。需要的放电信息。为此,在程序中提供了多种数字
为了保证软件的扩展性和复用性,一个好的应用软信号处理方法,如FT滤波和多通带滤波等。考虑
件应具备二次开发的能力,即采集硬件的变化不会到信号处理算法的不断改进和更新,我们同样也将
形响釗整个软件的运行,从而缩短产品的开发周其包装为组件形式,从而可以迅速地将新的信号处
期
理方法扩充进来。
采用月前广泛使用的COM( Component Object
通过对多种图形的分析比较,结合给出的最大
Model)组件技术可满足这一要求。按照整个数据的放电量、平均电流等统计信息,用户可准确判断被
采集流程,将其中具有共性的环节提取出来并抽象试设备的局部放电水平。装置具有初步的故障诊断
为组件中的接口,如硬件设置接口、数据采集接口、功能。根据实际电力设备中获得的经验数据并结合
数据保存接口等。根据设定的接口规范来开发工作实验室中不同放电模型提供的统计信息,用户可以
台组件,可以给软件的后开发者以很大的便利来比较准确地判断出故障的类别和程度。
专注于特定硬件和数据的控制与处理工作,而对于
图3~图6显示的波形和谱图来自本装置在实
软件的使用者而言,只要获得了相应硬件的工作台验室中变压器油中沿面放电模型的实测数据。该数
组件,就能够让整个装置基于不同的硬件设备进行据的采样率为10MSa/s,数据长度为50个工频周
期
程序提供了一个实时追踪采集过程的功能,可
图3显示的是该数据原始波形的第一个工.频
帮助用户正确地设定采集参数,并了解釆集过程中周期部分,图4是对该数据作频谱分析得到的频谱
可能产生的各种错误信息,从而有效地帮助用户解特性图。图5是由经过低速转化后所形成的放电量
决采集过程中产生的问题。
图中的第一个工频周期部分,图6是利用所采集的
程序广泛采用了上下文相关的右键触发局部50个工频周期数据经过低转化作出的Q-N-三维
菜单、用户-服选中了某一种类型数据,在右鍵菜統计谱阻,釆用斜二側投影,沿Q轴和重轴两个方
单中就出现与该数据类型相关的可用命令,避免频向进行绘制。
繁移动鼠标到各个菜单中寻找相应的命令。
从图3~图6可以看出,放电现象比较典型,说
装置具有多种图形的显示功能,如时域图、频明该便携式局放检仪能够比较准确的量局放
域?和莉萨域图等。在提取统计特征信息后,可最信号并给出相应的数据分析。
力方数据