变压器经济运行控制系统软件设计说明书.docVIP

1 引言 1.1 研究背景 随着我国社会主义现代化建设全面发展和社会的不断进步，电能在国民经济的发展对能源的需求中占有越来越大的比例。因此电力系统必将向超高压、大电网、自动化的方向发展，电压等级的提高使得电气设备的安全问题显得越来越突出。电力变压器是整个电力系统中最为重要的电气运行设备之一，是保证供电可靠性的基础，它的运行状况好坏直接关系到电力系统能否安全经济地运行。一旦变压器发生故障将导致局部地区或者全地区的大面积停电，给国民经济的其他部门的生产和运作带来严重的后果，致使国民经济遭到重大损失。为了保证变压器设备安全可靠地运行，一方面要采用良好的绝缘材料，改进制造工艺来提高设备的绝缘强度，更重要的一方面，就是要对运行中变压器设备的绝缘状况进行检查，随时掌握设备的运行情况。 1.2 在线检测方法的国内外现状 变压器局部放电检测技术很早就引起了各国的关注。早在七十年代，世界很多国家对变压器局部放电测量就提出了各自的试验方法和标准。1980年，国际电工委员会根据各国的经验，正式在IEC76-3(1980)推荐标准中规定了局部放电的测试方法。1985 年，我国根据IEC76-3(1980)推荐标准，首次在GB1094.3-85《电力变压器第三部分绝缘水平和绝缘试验》中规定了局部放电测试方法。最近，在国际电工委员会新颁标准 IEC60076-3中，对电力变压器局部放电测量施加试验电压的顺序作了较大的调整，使对电力变压器局部放电性能的考核更为严格[1]。 局部放电在线监测作为变压器绝缘劣化及故障诊断中的一种重要内容而受到国内外广大研究人员的重视。局部放电在线监测通常要解决两个主要问题，一是抑制干扰，提取局部放电信号；二是判断产生局部放电的具体部位和放电性质。在局部放电在线监测技术应用中，提高监测系统的信噪比，增强监测系统的抗干扰能力是目前仍需解决的最主要的问题。 1.3 课题任务 本文主要对变压器放电超声定位在线检测系统设计实现进行叙述，对实现该系统的关键技术以及目前国内外的发展状况进行详细的叙述和研究。主要任务如下： （1）分析变压器运行过程中的绝缘损坏原理，放电过程产生原理。论述了现有的变压器局部放电检测的各种方法的优缺点； （2）对放电信号数据的采集以及干扰信号进行了分析和消除的研究； （3）针对该系统所采用的超声定位检测方法，设计出硬件系统； （4）根据硬件系统所采集的超声放电信号，利用演示估计算法和声—声定位算法计算出放电点的位置，根据历史经验判断出放电类型； （5）将不同时期的监测数据存入数据库以便以后参考查询。 2 系统总体设计 本系统所采用的是声－声定位法检测放电点的位置和判断放电的类型，该方法需要几个传感器同步进行采集放电的超声信号，经过滤波对噪音进行消除，然后传给上位机。由于现场的复杂以及不便，数据的传输采用无线的传输给上位机。上位机软件经过对采集的超声信号进行各路信号的时延计算，然后就各路放电信号的时间差带入定位算法计算出放电的位置。对超声信号进行图形直观的显示，将信号和一个周期的椭圆图形进行叠加显示，根据有关准则，进行模式识别判断出放电的类型，最后将放电点的位置和放电的类型直观的显示给用户。因此该系统需求： （1）测试仪要就近接入被测设备，减少传输线的长度； （2）测试仪向上位机无线传输数据，该系统采用GPRS传输； （3）被测设备数据和检测数据存入数据库。 系统的技术指标： 干扰消除： 通带滤波器 40 ~ 300 KHz 采集信号传输方式：无线通信 测试频带 40 ~ 300 KHz，AD8 位采样，1.25 个周期采样，40 M 采样频率。 采集时间同步问题：各个通道采用同时复位方式达到时间的同步 传感器的选型：高灵敏度、高分辨率 测试原理：超声信号起始位置的识别、幅度的判定 坐标系的选取和建立：选定高压电气设备的某个固定点作为坐标原点，采用 直角坐标系建立高压电气设备的立方体几何模型 显示放电响应波形：椭圆显示、拉长显示 针对上述系统需求，提出如下系统方案： （1）放电定位检测方法采用超声定位法； （2）传感器和采集仪器之间用光纤通信； （3）下位机和上位机之间采用GPRS进行无线通信； （4）各采集仪器之间的同步通过接收GPS时钟信号实现； （5）软件采用C/S架构，服务器端实现与测试仪通信并安装数据库，客户端控制采集和计算分析。服务器端与客户端通过建立TCP连接，进行通信。 根据功能的分析，系统硬件电路应该包括信号采集、信号处理、模数转换、通信模块等。运用模数转换、单片机等技术实现对变压器的放电位置检测和处理。变压器放电定位在线检测系统中的放电信号采集是整个系统的关键，由于放电过程时间短、信号弱、周围环境干扰比较大等特点。因此信号采集子系统的设计比较复杂。系统的框架结构如图1所示[2]： 图1系统总体框