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變壓器局部放電檢測系統

時間:2016-10-22閱讀:211
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 局部放電的原因是因為在外施電壓作用下,靜電荷會在電場中絕緣較弱的位置發生靜電游離。這種脈沖型放電可引起絕緣劣化,進而導致變壓器發生故障。文中提出了一種基于FPGA+DSP的GIS局部放電在線檢測系統,該系統由FPGA控制數據的采集和存儲,然后利用DSP進行嵌入式TCP/IP設計,從而使采集到的信號通過以太網傳輸到遠程PC進行顯示,經現場運行測試,該系統實現了設計目標。

當今的電子信息時代對電力的需求日益增長,對電網可靠性的要求也越來越高。高壓電氣設備在電網中運行時,如果其內部存在因制造不良、老化以及外力破壞而造成的絕緣缺陷,會發生影響設備和電網安全運行的事故。電氣設備的安全運行在工業生產中有著重要意義,而局部放電是引起高壓設備絕緣損壞的重要原因之一。

氣體絕緣組合電器(GIS)運行可靠性高,越來越廣泛地用于電力系統。但在生產、安裝及*運行過程中,GIS內部不可避免地會不同程度地存在各種絕緣缺陷,從而引發局部放電,進而導致絕緣事故。因此,對GIS進行局部放電的研究具有重要意義。CIS是電網運行中的重要設備,是保證供電可靠性的基礎。它具有占地面積小、運行可靠性高、維護方便等特點,在圍內外得到了廣泛應用。對于GIS局部放電現象,已經有很多研究者在這方面做過很多系統開發。由于數據采集是研究局部放電系統開發的重要部分。文中提出了一種基于FPGA+DSP的局部放電檢測系統,并且應用TCP/IP協議通過以太網傳輸到客戶端進行實時顯示。

1 系統的總體架構介紹

系統的總體架構如圖1所示。

該系統的特點是每個處理模塊設有16個特高頻傳感器和一個工頻同步傳感器。工頻同步傳感器用于產生局部放電檢測用工頻同步信號,克服了直接從二次設備取電帶來的安全隱患,使用方便、性能優異。采集的信號送往信號處理單元,對數據進行存儲和壓縮處理,然后把處理完成的信號通過以太網傳輸到客戶端,實現用戶對變壓器局部放電情況的遠程控制和掌握。

2 系統內部結構

數據采集采用了傳統的數據采集方法,通過特高頻傳感器和工頻傳感器采集來的信號,經過信號調理電路,對信號進行濾波和放大,使信號轉變到 A/D轉換器的可以接受的輸入范圍之內,然后通過AD9224轉換器把模擬信號轉換為數字信號,送往FPGA(EP2C5Q208C8)處理模塊進行數據的存儲和轉發,在這部分模塊中,FPGA一方面需要把采集來的信號存儲到SDRAM中,由于信號的采集頻率為20 MHz,并且需要連續采集2s,所以采用512 MB的存儲器IS42S86400B SDRAM;另一方面,FPGA需要接受DSP發來的指令,把SDRAM中的數據轉發到DSP中進行處理。在DSP控制的模塊中,DSP(TMS320VC5402)一方面要實現嵌入式的TCP/IP協議,連接到以太網上進行數據的傳輸,另一方面要對大容量的數據進行壓縮,從而實現數據在以太網上的可靠快速傳輸。內部結構如圖2所示。

3 客戶端軟件部分的設計

客戶端基于VC++6.0編譯環境進行開發,此軟件系統兼容C/S和B/S架構,采用大型數據庫管理技術,實時對局部放電信號進行采集、壓縮、處理、存儲和顯示。系統主要包括局放數據采集部分,數據壓縮傳輸部分,數據處理分析部分,圖形和表格顯示部分,數據庫管理部分。

4 系統現場運行情況

圖4是設計的局部放電在線檢測系統現場測試運行情況,此圖顯示的是一個設備的歷史檢測情況,檢測的是14:58:00開始檢測的10 min內局部放電情況的幅度相位圖,可以看出設備在幾個時間點處發生局部放電現象。

5 結束語

系統首先采用了工頻同步信號,克服了由二次設備帶來的安全隱患;其次采用特高頻信號與工頻相位同步的方法,自動實現噪聲剔除及局放脈沖信號的相位鑒別;并且實現了可視化放電幅值和相位二維圖譜顯示:信號特征與監控時間的顯示;多個工頻周期信號特征疊加顯示。

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