文档介绍：H600型变电站高压设备绝缘在线监测系统
技
术
说
明
武汉森威尔科技有限公司
一、系统概述
(一)监测系统的总体结构
变电站高压设备绝缘在线监测系统采用总线控制技术,它由安装在变电站内的测量监控系统和安装在后台管理中心的数据管理系统两个部分组成,通过公共电话网络,可把若干个变电站监控系统的监测数据汇集到上层的数据管理诊断系统,实现对多个变电站内的高压设备绝缘在线监测。
绝缘监测系统通常由用户计算机、变电站中央监控器和若干个本地测量单元构成,其结构框图如图所示。其中:
1、本地测量单元:安装在变电站被监测设备的运行现场,种类及数量可根据监测要求确定。目前可提供的本地测量单元可对变压器套管、电流互感器,电压互感器,耦合电容器的介损及电容量和末屏电流、避雷器的阻性电流及全电流等绝缘参数进行监测。并以总线通讯方式,通过一根定制的双绞电缆把监测数据以数字形式传送到变电站中央监控器。
2、变电站中央监控器:安装在变电站控制室或监测设备现场,每台中央监控器提供的通讯总线上最多可挂载
100多个本地测量单元。中央监控器能够通过总线控制各个本地测量单元的工作状态,读取测量数据及异常信息,获得反映设备绝缘状态的特征参量,并按照下列方式保存各个设备的监测数据,等待上层的用户计算机进行访问。
①最近1小时内的12组数据(每5分钟形成一组新的监测数据);
②最近7天内的168组数据(每小时形成一组新的统计数据);
③最近1年内的360组数据(每天形成一组新的统计数据)。
3、用户计算机:安装在局内的信息管理部门,可通过局域网与其它的终端计算机进行数据交换。普通的电脑只要安装了专用数据库管理软件,即可通过局域网的通讯方式读取各个变电站中央监控器的监测数据。数据管理软件能够对监测数据进行分析判断,自动筛选出绝缘参数异常的电气设备,及时发出状态预警信号,同时提供包括参数变化趋势图在内的相关信息,以便管理人员作出更为精确的诊断。
(二)监测系统的关键部件
监测系统的研制成功,很大程度上得益于高精度的电流传感器及先进的数字处理系统。监测系统采用模块化设计结构,所有的本地采样单元均由取样传感器模块、信号调理及A/D采样模块、嵌入式微处理器模块和通讯及电源管理模块构成,互换性强,便于批量生产及现场维修。
1、高精度的电流传感器模块
电流传感器是监测系统的关键部件,直接影响电容型设备介损耗参数参数的测量精度。为保证信号取样的安全性,通常应采用穿芯结构的零磁通
电流传感器。
零磁通电流传感器的工作原理可用下式表示:I1W1+ I2W2= I0W1,其中激磁磁势I0W1的存在是造成传感器误差的主要原因。降低铁芯激磁磁势的传统方法是采用截面较大、磁路较短的高导磁铁芯,并适当增加二次线圈的匝数。由于电容型设备末屏电流通常为毫安级信号,传感器的激磁阻抗很小,而且又必须采用穿芯取样方式,故传统的无源传感器通常无法保证相位变换误差的精确度和稳定性,难以满足介损参数的测量要求。
采用有源零磁通设计技术是提高小电流传感器检测精度的唯一途径。监测系统采用了先进的自动补偿式电流传感器,除了选用起始导磁率较高、损耗较小的坡莫合金作铁芯处,还采用了独特的深度负反馈补偿技术,能够对铁芯的激磁磁势进行全自动补偿,保持铁芯工作在接受理想的零磁通状态。长期使用经验表明,这种穿芯结构(穿芯孔径为Ф23mm)的电流传感器能够准确检测50µA~700mA范围内的工频电流信号,相位变换误差不大于±°,并具有极好的温度特性和抗电磁干扰能力,彻底解决了对电容型设备末屏电流信号精确取样的技术难题。如果需要检测电压信号,只要通过无感电阻预先把电压信号转化为电流信号即可。
表1:电流传感器技术指标
技术指标
精度
测量条件
比差
绝对比差
± %
波形:正弦信号
频率:50 ± 10Hz
电流:50µA~650mA
温度:-25℃~50℃
非线性度
± %
角差
绝对角差
± °
非线性度
± °
监测系统把电流传感器放置在本地测量单元的机箱内部,既解决了在运行条件下对传感器或其它部件的维修或更换更换问题,又便于保证传感器的长期工作可靠性。
2、信号调整及A/D采样模块
信号调理及A/D采样模块是监测系统的重要部件,能够同时测量4个输入通道的交流或者直流电压信号,并具备极强的通道扩展功能。
3、DSP嵌入式微处理器模块
DSP嵌入式微处理器模块是监测系统的核心部件,具备强大的数据处理及端口控制功能。绝缘监测系统的信号处理模块采用目前性能最优良的32位数字信号处理芯片,TI公司的TMS320F2812 DSP芯片,并根据其特点精心设计了DSP核心及外围电路,对2812的功能进行了充