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电力检测技术 / Power detection

检测技术 / Power detection

变压器局部放电检测系统

时间:2013/6/18   来源:华天电力  阅读:9492
        摘要 局部放电的原因是因为在外施电压作用下,静电荷会在电场中绝缘较弱的位置发生静电游离。这种脉冲型放电可引起绝缘劣化,进而导致变压器发生故障。文中提出了一种基于FPGA+DSP的GIS局部放电在线检测系统,该系统由FPGA控制数据的采集和存储,然后利用DSP进行嵌入式TCP/IP设计,从而使采集到的信号通过以太网传输到远程PC进行显示,经现场运行测试,该系统实现了设计目标。
  当今的电子信息时代对电力的需求日益增长,对电网可靠性的要求也越来越高。高压电气设备在电网中运行时,如果其内部存在因制造不良、老化以及外力破坏而造成的绝缘缺陷,会发生影响设备和电网安全运行的事故。电气设备的安全运行在工业生产中有着重要意义,而局部放电是引起高压设备绝缘损坏的重要原因之一。
  气体绝缘组合电器(GIS)运行可靠性高,越来越广泛地用于电力系统。但在生产、安装及长期运行过程中,GIS内部不可避免地会不同程度地存在各种绝缘缺陷,从而引发局部放电,进而导致绝缘事故。因此,对GIS进行局部放电的研究具有重要意义。CIS是电网运行中的重要设备,是保证供电可靠性的基础。它具有占地面积小、运行可靠性高、维护方便等特点,在围内外得到了广泛应用。对于GIS局部放电现象,已经有很多研究者在这方面做过很多系统开发。由于数据采集是研究局部放电系统开发的重要部分。文中提出了一种基于FPGA+DSP的局部放电检测系统,并且应用TCP/IP协议通过以太网传输到客户端进行实时显示。
  1、系统的总体架构介绍
  系统的总体架构如图1所示。
  该系统的特点是每个处理模块设有16个特高频传感器和一个工频同步传感器。工频同步传感器用于产生局部放电检测用工频同步信号,克服了直接从二次设备取电带来的安全隐患,使用方便、性能优异。采集的信号送往信号处理单元,对数据进行存储和压缩处理,然后把处理完成的信号通过以太网传输到客户端,实现用户对变压器局部放电情况的远程控制和掌握。
  2、系统内部结构
  数据采集采用了传统的数据采集方法,通过特高频传感器和工频传感器采集来的信号,经过信号调理电路,对信号进行滤波和放大,使信号转变到 A/D转换器的可以接受的输入范围之内,然后通过AD9224转换器把模拟信号转换为数字信号,送往FPGA(EP2C5Q208C8)处理模块进行数据的存储和转发,在这部分模块中,FPGA一方面需要把采集来的信号存储到SDRAM中,由于信号的采集频率为20 MHz,并且需要连续采集2s,所以采用512 MB的存储器IS42S86400B SDRAM;另一方面,FPGA需要接受DSP发来的指令,把SDRAM中的数据转发到DSP中进行处理。在DSP控制的模块中,DSP(TMS320VC5402)一方面要实现嵌入式的TCP/IP协议,连接到以太网上进行数据的传输,另一方面要对大容量的数据进行压缩,从而实现数据在以太网上的可靠快速传输。内部结构如图2所示。
  3、客户端软件部分的设计
  客户端基于VC++6.0编译环境进行开发,此软件系统兼容C/S和B/S架构,采用大型数据库管理技术,实时对局部放电信号进行采集、压缩、处理、存储和显示。系统主要包括局放数据采集部分,数据压缩传输部分,数据处理分析部分,图形和表格显示部分,数据库管理部分。
  4、系统现场运行情况
  图4是设计的局部放电在线检测系统现场测试运行情况,此图显示的是一个设备的历史检测情况,检测的是14:58:00开始检测的10 min内局部放电情况的幅度相位图,可以看出设备在几个时间点处发生局部放电现象。
  5、结束语
  系统首先采用了工频同步信号,克服了由二次设备带来的安全隐患;其次采用特高频信号与工频相位同步的方法,自动实现噪声剔除及局放脉冲信号的相位鉴别;并且实现了可视化放电幅值和相位二维图谱显示:信号特征与监控时间的显示;多个工频周期信号特征叠加显示。
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