智能变电站断路器状态监测IED设计

根据新型通信网络控制器局域网络(CAN)总线和变电站IEC 61850标准,设计了一种应用于变电站间隔层的新型断路器状态监测智能电子设备(IED)。该IED以ARM芯片+数字信号处理器(DSP)芯片的双CPU结构为硬件核心,以Linux操作系统和C语言为软件开发平台,嵌入符合IEC 61850标准的IED性能描述(ICD)文件,通过CAN总线与断路器在线监测装置(过程层)进行数据传输,通过光纤按IEC 61850标准与监测中心(站控层)通信,采用IRIG-B码实现分合闸线圈、储能电机等信号的同步采样。实际运行结果表明,该IED能够实现断路器在线监测装置信号的采集、分析、处理与传输,监控中心人员可以远程实时监测变电站断路器的运行状态。     

基于DSP的容性设备介质损耗因数在线监测方法

介绍了电容型设备介质损耗因数在线监测的原理以及监测系统的组成，分析了测量结果的误差来源以及提高测量精度的方法，以谐波分析法为基础，采用基于DSP的跟踪频率变化交流同步采样技术，确保每个周期采样128个点，用快速傅里叶变换（FFT）求出电压、电流信号基波傅里叶系数，通过RS-485总线传给上层变电站信息管理系统。考虑到FFT的泄漏效应和栅栏效应，采用加多项余弦窗算法对FFT进行修正，提高其准确性。     

基于DSP的容性设备介质损耗因数在线监测方法

介绍了电容型设备介质损耗因数在线监测的原理以及监测系统的组成，分析了测量结果的误差来源以及提高测量精度的方法，以谐波分析法为基础，采用基于DSP的跟踪频率变化交流同步采样技术，确保每个周期采样128个点，用快速傅里叶变换(FFT)求出电压、电流信号基波傅里叶系数，通过RS-485总线传给上层变电站信息管理系统。考虑到FFT的泄漏效应和栅栏效应，采用加多项余弦窗算法对FFT进行修正，提高其准确性。     

基于物联网的高压开关柜综合在线监测装置设计

设计了一种基于物联网的高压开关柜综合在线监测装置。监测单元主要对柜内的断路器、MOA避雷器、母排及触头温度进行监测,并将监测到的数据通过CAN总线、RS-485总线、Zigbee等技术传递给开关柜IED。控制单元对柜内开关量、温度、湿度等进行监控,并通过液晶屏和指示灯显示开关柜状态,同时实现开关柜电动操作控制。识别单元采用无线射频识别技术(RFID)识别预埋在一次设备中的电子标签信息,对设备进行准确定位、跟踪。开关柜IED接收以上单元的信息,按照IEC 61850协议与站控层服务中心进行通信,实现远程监控功能。     

基于CAN总线和ARM的变电站在线监测装置的研制

设计了一个分层分布式的变电站在线监测系统。该监测系统在各个不同间隔内的智能电子装置(IED)采用CAN总线和ARM处理器为核心,实现对本间隔内一次设备的实时监测和控制。装置内部各功能板通过CAN总线通信,装置和上位机通过以太网通信,提高了装置的实时性和可操作性。装置的抗干扰能力强,具有灵活的扩展能力。     

固体环网柜介质损耗数字测量算法

固体环网柜采用的固体绝缘套筒介质损耗在线监测系统存在抗干扰能力差、数据同步采样条件要求高、计算分辨率低等问题。为降低这些因素对监测精度的影响,采用瞬时功率变换法测量介质损耗值,通过瞬时对信号进行分解,提取基波阻性电流和容性电流,实现介质损耗值的动态监测。结合滤波器的设计,达到监测结果的高精确度。设计、制作了环网柜介质损耗在线监测系统进行试验,结果表明:采用该方法的在线监测可以控制相对误差在3%以内,有效地克服了由于非同步采样和非整周期采样造成的频谱泄漏和栅栏效应带来的误差。     

高压开关综合监测装置的设计

针对新一代智能变电站集成化设备的技术要求,基于Power PC处理器设计了一种适用于新一代智能变电站的高压开关整合型监测装置。装置将功能分立的机构监测IED、测量IED、避雷器监测IED和监测主IED进行功能整合,完成间隔内高压开关的状态监测、就地诊断功能。试验及现场运行结果表明,装置性能满足精度要求且有效减少了间隔监测装置的数量,具有很好的应用前景和推广价值。     

电气参数网络化监测原理及其实现

采用RS－485总线网络技术、计算机电气测量技术、锁相同步采样控制技术和复序列FFT的一次变换技术，成功地研制了RS－485总线电参数监测网络系统，文中给出了系统的硬件框图及软件设计方法。     

基波频率修正方法在测量介质损耗中的应用

分析了电网的系统频率波动对监测变压器套管tanδ的影响,提出一种基于基波频率修正原理的介质损耗因数测量方法。该方法将电压、电流信号在时域内过滤其直流分量,修正所测电信号的基波频率,对原信号采用样条插值法进行插值计算,并进行整周期反复采样,截取整周期样本长度进行快速傅里叶计算,得到基波电压和基波电流的相位夹角,求出其余角的正切值即为介质损耗因数。仿真试验及现场应用的结果表明:采用该方法可实现对变压器套管介质损耗的准确测量。     

基于电容分压的电力变压器套管绝缘在线检测的研究

在线检测变压器高压套管的介质损耗是判断其绝缘状况的有效手段。笔者通过与套管末屏串联的分压电容提取工频电压信号,采用绝对测量和相对测量相结合的方法准确地测量了套管的介质损耗,并应用传输线理论分析了其误差特性。现场运行证明,该方法是有效的。     

tanδ高准确度测量的加权插值FFT算法

在用谐波分析法对介质损耗因数进行在线监测时,电网频率的波动使数据采样频率与电网频率间不同步给测量系统带来很大误差。为实现介质损耗因数的高准确度测量.本文针对误差产生的原因提出了采用海宁加权插值快速傅立叶变换FFT算法对采样信号进行处理,从而跟踪系统频率的变化并对谐波分析得到的信号参数进行校正。该算法附加运算量少,受电网谐波影响小。数字信号试验结果表明该算法有较高的准确度,能够满足介质损耗因数在线监测的要求。     

智能变电站开关柜综合状态监测IED设计

针对现代电力开关柜设计了一种基于物联网技术并符合变电站IEC61850标准的应用于变电站间了一种隔层的新型开关柜综合状态监测智能电子设备（IED）。该IED采用ARM＋DSP双CPU架构为硬件核心,以VxWorks实时操作系统和C语言为软件开发平台,嵌入符合IEC61850标准的IED性能描述文件（ICD）,解析IRIG-B码进行同步对时,通过ZigBee无线网络和RS485/RFID/CAN总线实现与开关柜在线监测装置（过程层）的数据传输,按照IEC61850标准规约用光纤与综合应用服务器（站控层）进行通信。此外,还完成了开关柜综合状态监测系统结构设计、IED硬件电路设计、软件平台的构建以及IEC61850的信息建模。实际运行结果表明,该开关柜综合状态监测系统能够远程对所有开关柜状态进行综合采集、分析、传输与监测,并将这些功能融合到一体化住处平台诊断中。     

同步采样在电容套管介质损耗因数tanδ测量中的意义

指出测量变压器套管的介质损耗因数tanδ中非同步采样是引起测量误差的关键因素，分析了采样率、信号的谐波分量和采样初始相位在非同步采样时对测量结果的影响程度。     

基于动态基准源的新型容性设备介质损耗测试研究

在容性设备介质损耗在线监测中,若采用基于单一基准源的传统相对测量法,在基准设备选择不当或基准设备自身介质损耗增长较大时,将导致测量结果出现较大误差,甚至出现介质损耗为负的错误结果。为克服单一基准源可能带来的不利影响,研制了一种采用动态基准源的新型容性设备介质损耗测试装置。该装置摆脱了单一基准源的局限,分别以各个设备为基准,实时监测设备间相对介质损耗的变化,建立基于动态基准源的介质损耗矩阵,分析和动态选取自身介质损耗变化最小的设备作为基准,从而得到各设备介质损耗最精确值。建立实验室环境下的RC并联支路进行仿真模拟和测算,验证了采用动态基准源数据分析算法的有效性。采用实际装置对东莞供电局某220 kV变电站内的电容式电压互感器进行检测和验证,测试结果表明该装置选取的基准设备自身介质损耗变化量最小,所得到的各设备介质损耗测量值最接近其真实值,从而测量得到介质损耗最精确值,验证了该装置的测量有效性。     

基于物联网的智能高压开关柜设计

设计了一种基于物联网技术的智能开关柜。智能开关柜IED采用DSP+ARM双CPU的结构,通过CAN总线、RS-485总线、ZigBee技术等接收智能监测单元监测到的信息,按照IEC61850协议与站控层服务中心进行通信,实现远程监控功能。智能控制单元对柜内开关量、温度、湿度等进行监测,并通过液晶屏、高亮指示条和指示灯显示开关柜状态,同时负责实现开关柜电动操作控制。智能识别单元将设备信息以电子标签的形式预埋在设备中,通过无线射频识别(RFID)技术直接将设备信息传递给智能开关柜IED,由开关柜上传到一体化信息平台,对设备进行准确定位、跟踪。所设计的智能开关柜已成功应用于唐山虹桥变电站,现场工作正常。     

不拆引线测量500 kV自耦变压器套管电容量及介质损耗的方法

500 kV自耦变压器体积庞大,套管高,拆除引线和接测量线都有困难。然而,自耦变压器高压套管、中压套管及中性点套管实为同一绕组连接,在低压绕组首尾短接接地的前提下,从中性点加测量电压、从套管末屏取试品电流来测量高压及中压套管电容量及介质损耗,可避免拆装引线和在高、中压套管上接拆测量线。通过对500 kV自耦变压器进行模型简化和等效电路运算,得出从中性点加测量电压测高压套管电容量及介质损耗的误差;并对广东省中山市500 kV香山变电站2台自耦变压器现场实测,验证了此种方法的可行性。     

一种基于FT3光纤通信的新型避雷器监测方案

针对现有避雷器在线监测系统可靠性低且不能适用于电子互感器应用场合的问题,提出一种基于光纤传输的避雷器在线监测方案。通过光纤实现数据通信和同步采样,提升系统抗电磁骚扰水平。利用FT3标准通信规约替代私有RS-485规约,提高系统开放性。通过采样点传送取代相量传送,为分析计算提供可靠有效的基础数据源。借助具有合并单元功能的监测IED实现电流数据和电压数据的聚合,兼容电子式PT和常规PT的工程应用。设计开发了相应的避雷器监测装置,试验及现场运行结果表明,装置工作可靠,性能稳定,具有广阔的应用前景。     

高压换流站交流侧避雷器在线监测系统的研制

针对高压换流站中的交流侧金属氧化物避雷器(MOA)设计一整套避雷器在线监测装置.装置包含避雷器泄漏电流(全电流)采集装置和PT电压信号采样装置.MOA监测装置向IED传送泄露电流幅值、泄露电流与参考相的夹角.PT采样装置向IED发送PT电压频率、谐波和电压转换成电流后与参考相的夹角.在监测IED内部计算得出泄露电流与母线电压的夹角,进而得出容性电流和阻性电流.最终通过IEC61850规约上送到变电站状态监测后台,实现整站交流避雷器状态的在线监测.在某避雷器有限公司的交流避雷器监测项目中的实际运行经验表明,设计的监测装置能够实现预期目标.     

基于DSP的高压设备在线监测系统测试仪研制

为实现对变电站高压设备绝缘在线监测的目的,设计了基于数字信号处理器（DSP）的分布式在线监测系统。介绍变电站高压设备在线监测系统的组成,重点讲述测试仪的工作原理和设计方法。 DSP芯片采用TMS320VC5416,A/D芯片为六路同时采样的AD73360;测试仪采用数字低通滤波器（LPF）和改进的快速傅里叶变换（FFT）等算法和双向环网光纤通信技术,介质损耗分辨率可达±0.1%。在220kV变电站的应用表明此测试仪有效提高系统的测量准确性和稳定性。     

基于虚拟仪器的变压器套管介质损耗因数在线检测的研究

介质损耗因数(tanδ)是高压套管等电容型电气设备绝缘状况的重要特性参数,但由于变压器运行环境中存在很多的干扰信号影响了套管的介质损耗因数测量,采用小波去噪的方法,研究了基于虚拟仪器的变压器套管介质损耗因数在线检测。测量结果表明,虚拟测试仪引入小波函数法,具有较高的准确度。