南晓印

摘要：为了提高电力系统高压电气设备指数的安全性和可靠性，制定了一个容性设备介电损耗变电站监控系统。系统采用全球定位系统提供了高度精确的时间同步采样，可选的现场可编程门阵列芯片ADS8505器件EPlC6Q240C8完整的实时采样，利用QuarttusII软件特别具有的逻辑设计思路。

关键词：变电站容性；设备介损；在线监测系统

中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）35-0022-02

变电站，即改变电压的地方。发电工厂将电传输到一个遥远的地方，电压必须提升，到一个高电压附近的用户，则需要降低电压，电压解除，变电站完成这项工作。降压的主要装置是一个开关变电站和变压器。按规模大小不同，变电站称为变电所和配电室。介电损耗：在电场中的绝缘材料，由于电介质的导电率和电介质极化的滞后效应，在其内部的能量损失而造成了介电损耗。

状态监测，可减少延长设备使用寿命，设备维修时间，降低成本，免去定期监测趋势。容性设备在线监测和及时的预报和诊断故障，保证设备正常运行，提高电网的可靠性和安全性的设备和操作人员，都具有十分重要的

意义。

1 系统工作原理及总体构造简介

1.1 基本原理概述

介电损耗的交变电场，在电介质中，由于电消耗一定的能量，而使热介质本身出现的现象。因此，电介质包括载体可以是导电性的，所施加的电场，导电性产生的电流，消耗的一部分能量，转换成热能。

绝缘材料的介电损耗角正切值乃测量相角差，可以发现在电气化设备的绝缘系统里，完整性的缺陷或浓度较大的局部缺陷是存在的，可以反映出高压电气设备绝缘的一个重要的反应体系。

1.2 系统构造

根据设计原理可知，该系统由变电站监视控制中心、ZigBee无线网络通信系统、全省级别的监测控制中心及现场监控站等四部分组成。

对变电站实行监控是为了用户使用的电力行业的特点，结合工业控制的特点，安全管理和数字化视频，使用目前已经具备的电网网络资源，设计了一套门禁系统、消防系统、远程可视系统、环保电力监控系统的多功能网络综合安全管理系统的子系统。

监测系统一般包括以下基本单元：

1.2.1 输送信号单元。传感器的检测状态反映设备被测量，将其转换为一个电信号发送到适当的跟进单元的特性，具有监控信号的意见和读数的作用。

1.2.2 处理信号单元。发送的传感器信号预处理，信号的振幅调整到适当的水平，并抑制干扰以提高信号的信

噪比。

1.2.3 采集数据单元。发送传感器信号预处理，干扰抑制，然后模拟到数字（A/D）转换和采集记录。

1.2.4 发送信息单元。数据获取单元所得到的数据发送到随后的单元。

1.2.5 数据处理单元的传输到信号处理。这样的干扰抑制，可提取特征值的诊断有效的数据。

1.2.6 诊测单元。数据处理单元的历史数据、标准、程序和运行经验分析和比较。部件的设备状态和故障判断，以采取保障措施。整个监控系统可分为三个子系统，即监控设备、传感器、信号的前处理和数据采集子系统，信号处理和诊断系统的现场。

2 GPS简介

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。GPS这个项目始于1958年，美军在1964年建成并投入使用。20世纪70年代，美国军队联合开发了新一代卫星定位系统GPS。该系统的主要目的是提供实时的三个领域，全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测、应急通信和其他一些军事目的。经过20多年的研究和实验，花费资金累计达30亿人民币。1994年，全球覆盖比率甚至高达98%，共计24颗GPS卫星星座已根据设计思路图布设成功。

3 现场监测分机设计介绍

3.1 硬件设计

通过现场监测等技术扩展得到的控制电容、电流的模拟设备，一分为二：（1）一路经过放大、补偿等处理后，送入现场可编程门阵列（FPGA）内测频逻辑完成信号测频；（2）路线高精度A/D转换为数字的转换器到FPGA中，传输的数据处理单元处理后的Niosll，由紫蜂通信模块发送到主控制室内的计算机工作站。

3.1.1 泄漏电流传感器。设计时考虑到安装需要现场进行、运行需要在安全条件下进行的实际情况，设计师开发出一个让数值较小的电流流过电磁传感器的核心部分，使用深度负反馈技术，自动补偿为核心，采用高初始磁导率，低损耗芯在理想状态下的零磁通的核心工作。

3.1.2 同步信号。同时发送所述同步信号，在同一个源的多个载波信号，使得接收器可以接收更多或更好的信息。应包含平行同步信号、垂直同步信号和色同步信号（彩色载波）三种同步信号。

3.1.3 测频设计。累积频数的测量方法是，每单位时间，在更高的频率和更高精度的周期的数量，信号应该被继续保持为两个以上的信号周期，以确保有效的输出计数。

3.2 软件设计

现场监控站软件具有很强大的检测功能，主要是：（1）以同步数据采集中心的指令为基础展开；（2）通过Zigbee无线通信技术将数据装载；（3）打包上传；（4）由系统手动自检，实现实时采集功能，如果采集功能中断就会被重新触发。以上就是软件设计对变电站容性设备介损在线监测系统设计系统固有属性提出的要求。

4 专家软件

专家软件根据使用的部分来划分可以分为两个版块：专家软件服务器和专家软件客户端。专家软件在技术上采用有效的模糊控制技术和灰色系统技术，介电损耗机制的建议的基础上的价值取决于介质损耗因素确定绝缘状况是如何变化的，这里必须考虑到技术知识的不完备性的各种影响因素，从而分析定量介质损耗因数序列变异以及密切的排序由相关性以达到“诊断要精确”和“模糊输出序列变异”导致。制造商和运营管理部门（客户端）、使用者只需要安装浏览器软件可以访问系统，从而可以方便地实现“远程维护”和“远程监控”并行的优点。

5 结语

本文试图通过分析结构来对变电站容性设备介损在线监测系统设计进行探讨，电容型机制的设备在高压变电站中具有重要的实际应用地位，本研究论文对电容型机制设备的介损的在线监测系统进行了详细分析和设计，取得了显著的成果，该成果可以广泛复制并得以应用。

针对传统固有的基波相位分离法存在的不足，采用插值方法进行了算法上的改进和补充。对比仿真结果，可以发现，改进后获得信号的基波频率非常稳定，通过提高介损样本的提取从而提高了介损角的准确度，最关键的一步是同时减少了硬件环节，增加了该算法的实用性。

所以，本文认为：对变电站容性设备介损在线监测系统设计的探讨已经具有非常广泛的现实应用基础，而对于其内部构造，可以通过改变机器零件的属性得以实现和

改造。

参考文献

[1] 芦兴，王瑞闯.容性设备介质损耗在线监测方法研究

[J].广东电力，2012，（7）.

[2] 黄新波，章云，李俊峰.变电站容性设备介损在线监

测系统设计[J].高电压技术，2008，34（8）.