基于LabVIEW的MOA泄漏电流在线监测系统
第!!卷第"期!##$年%月
西北水力发电
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文章编号A B $C B D E C $F G !##$H #"D ###%D #"
基于
,I J K 610
的
L’+泄
漏电流在线监测系统
周增堂B M 李娟!M 任明辉!M 杨国清!
G B ;安康市水利水电土木建筑勘测设计院M 陕西安康C !N ###O !;西安理工大学水利水电学院M
西安C B ##E F H 摘要A 本文基于P Q R 8S T U 软件和V W S D B C B !P 数据采集卡M 构建一种XY Z 信号采集与分
析处理系统M 该系统能够在线监测基波阻性电流和介质损耗因素的变化M 并具有友好的人机界
面[
关键词AXY Z 在线监测O 介质损耗因素O 基波阻性电流O P Q R 8S T U 中图分类号A\XN #$
文献标识码A]
^引言
XYZ 是一种重要的过电压保护电器M
它的正常运行对电力系统的安全供电尤为重要[由于XY Z 长期承受工频电压_
冲击电压及内部受潮等因素的作用而趋于老化M 使其绝缘特性遭到破坏M 表现为阻性泄漏电流增加M 严重时可引起热崩
溃M 致使XY Z 发生爆炸‘B a [因此M 对XY Z 的阻
性泄漏电流进行实时监测是保证其安全运行的重
要手段[
阻性泄漏电流可分为基波阻性电流和高次谐波阻性电流M 其中基波阻性电流不受电网谐波的影响M 可以较灵敏地反映早期的XY Z 老化及受潮趋势M 因此本文选取基波阻性电流和介质损耗因素作为XY Z 在线监测系统的主要监测量[
b 系统设计
b ;^系统结构
本系统主要以XY Z 的工作电压和总泄漏电流为监测信号M 采用互感器将电压_电流监测信号
与一次回路进行电气隔离M 并送入信号调理电路M 信号经过放大_滤波等环节处理后接入数据采集卡M 最后采用P Q R 8S T U 编制的监测软件完成监测信号的数据采集和分析处理[系统的整体结构如图B 所示[
图B 数据采集系统原理框图
b ;b 监测信号的获取
XY Z 的监测信号中M
工作电压信号来自XY Z 工作母线电压互感器M
总泄漏电流信号需考虑采用专门的电流传感器进行采集[在正常工况下M XY Z 的总泄漏电流数值一般为几百微安c 几个毫安
‘F a
M
泄漏电流信号容易受到外界电磁信号的干扰M 因此要准确获取它M 对电流传感器提出以下要求A
G B H 能够适用于测量小电流G d Z 级H 的要求M 灵敏度高M 同时二次输出信号电压尽可能高O
收稿日期A !##$D #C D !F
作者简介A 周增堂G B %$#D H M 男M 陕西武功人M 安康市水利水电土木建筑勘测设计院高级工程师M 主要从事水利水电工程研究与设计
面研究
[
!"#在测量范围内线性度好$输出波形不畸变$被测电流与输出信号电压之间固有相位差变化小%
!&#工作稳定性好’结构简单’体积小(
本文选择了一种专门为各种电力设备绝缘在线监测系统的交流泄漏电流采样而设计的一匝穿芯式无源交流泄漏电流传感器$其测量范围为)*+ ,+))-.$比差为/)*+0$相位差为/+分$工作环境温度为1"23,4523$满足了本系统67.泄漏电流信号的测量要求(
8*9信号调理电路
信号调理电路是连接传感器和数据采集卡的桥梁$其精度和稳定性将直接关系到整个监测系统的精度和稳定性(本文采用了如图"所示的信号调理电路$该信号调理电路由二阶巴特沃斯滤波电路’反比例放大电路及采集卡保护元件瞬态抑制二极管!:;<#三部分组成$主要完成对系统监测电压和电流信号的滤波’放大以及保护处理(
图"信号调理电路
8*=数据采集卡
本监测系统采用的数据采集卡>?@A+5+"B 是台湾研华公司生产的一款功能强大的高速多功能>?@总线数据采集卡(它具有+6 6G H时钟的+E位可编程多功能计数器通道I"J$为本系统提供了性能优越的硬件采集通道资源( 9系统软件 B K L;@M N是一种基于流的编译型图形编程环境$广泛的应用于航空’航天’通信’汽车’ 半导体’生物医学等世界范围的众多领域I&J(它使用简单’直观’易学的图形编程I O J$界面友好$操作简便$运行速度快$可大大缩短开发周期$一种优秀的监测系统软件开发平台I+J(本文基于B K L A ;@M N平台$开发了以下几个监测系统软件的主要部分( 9*P数据采集与分析处理软件 数据采集部分采用了B K L;@M N的D.Q驱 动软件对>?@A+5+"B采集卡进行驱动和参数设 置$然后采用软件滤波技术$进一步抑制了信号调理电路硬件滤波环节遗漏的高次谐波及随机干扰信号( 数据处理部分采用了数字波形分析法$首先采用快速傅里叶变换算法!R R:#$将采集到的电压’泄漏电流时域信号转换成频域信号$然后求出基波电压S +’ 泄漏电流基波分量T +U 和相角差V +$介质损耗角W X Y)Z1V + 以及介质损耗因素[\W X [\!Y)Z1V+#%最后根据泄漏电流的基波分量在电压基波分量上的投影$求出基波阻性泄漏电流$计算方法如下所示] T+^X T+U_‘a b V+!+# 式中T +^cc 基波阻性泄漏电流% T+U cc泄漏电流基波分量% V+cc电压基波分量和电流基波分量的相 角差( 9*8用户界面 为了让用户能监视67.的实时运行状况$ 本系统设计了如图&所示的显示界面$对67.的工作电压’总泄漏电流的实时波形以及总泄漏电流’介质损耗因素和基波阻性泄漏电流值进行实时显示$并进行定时记录$以便于67.绝缘特性的长期观测及故障诊断( 图&系统界面图 =实验室试验 在实验室对&2d;电压下的67.的总泄漏电流’基波阻性电流和介质损耗因素进行在线监 ) +西北水力发电第""卷 表!监测数据 项目!"#$%&’()*+,-./0#%!’/0#%"’/0#%"’/0#%"(/0#%"(/0#%##/0#%!1/0#%"!)!2+,-./0/"%’/0/"%1/0"%1#/0/"%(/0/"%1/0/"%(/0/"&//0/"&/345 /0/("1 /0/(#! /0/(#" /0/(#/ /0/("1 /0/("( /0/(#’ /0/(#$ 图$电压6电流波形图 测7每隔!小时记录一组数据7共计(组监测数据如表!所示7电压和总泄漏电流波形如图$所示8 从(组数据可以看出7该9:-的总泄漏电流6阻性基波泄漏电流幅值以及介质损耗均比较稳定7校验用电流计测得的)*为/0#&,-7西林电桥测得的9:-损耗因素为/0/(#7与监测系统的测量结果吻合7表明了该监测系统具有良好的测量精度8 ;结论 本文基于<=>?@A B 软件构建的9:-在线监测系统7能够准确地监测9:-的基波阻性电流和介质损耗因素7可实时监视9:-的工作状 态和绝缘特性7与其他类似系统相比7该系统具有系统结构简单7编程方便7开发周期短7界面直观等显著特点8 参考文献C D ! E 黄建华0一起!!/ F ?氧化锌避雷器事故分析D G E 0高电压技术7!11(77$+$.C ’1H (/D "E -I ?-J K A L M L N O P N O =Q R N S 7T L @H !’!"U !’!"< VW X O Y W 9=S Z =[D M E 0"//!0D #E 张凯7周陬7郭栋0<=>?@A B 虚拟仪器工程设计与 开发D 9E 0北京C 国防工业出版社7"//$0 D $ E 卢凯7 孙国凯7等0用网络化虚拟仪器在线监测变压器D G E 0电气时代7"//7%+&.C !!/H !!!0\]^_‘a b a c ‘d e f f ‘g h \i g j h i f j g c k l m h ‘n o a m ‘p i g_a o q r s t u v :V u X S w H Q =S w ! 7<@G Z =S " 7x A J 9R S w H y Z R " 7z -J {{Z N H |R S w " +!0-S F =S w @S }X W Q R w =Q R N S~I X W R w S@S W Q R Q Z Q X N !B =Q X O x X W N Z O "X W 7v #$O N P N %X O =S $L R }R [A S w R S X X O R S w =S $-O "y R Q X "Q Z O X 7&y =S ’R -S F =S w ’"%///7L y R S =("0)R Y =SV S R }X O W R Q #N !K X "y S N [N w #7&y =S ’R )R Y =S ’!//$(7L y R S =. ^o m h f a *h C @SQ y R W P =P X O 7=9:-[X =F =w X "Z O O X S Q ,N S R Q N O R S wW #W Q X ,>=W X $N S<=>?@A B =S $$=Q =="H |Z R W R Q R N S "=O $+T L @H !’!"<7-I ?-J K A L v "N ,P =S #.R W $X W R w S X $0K y X W #W Q X ,R W "=P =>[X N !,N S R Q N O H R S wO X =[!Z S $=,X S Q =[y =O ,N S R "O X W R W Q =S Q [X =F =w X "Z O O X S Q =S $$R X [X "Q O R "[N W W !="Q N O =S $y =W !O R X S $[#y Z H ,=S,="y R S XR S Q X O !="X 0+‘l ,i f p m C 9:-N S [R S X,N S R Q N O R S w W #W Q X ,($R X [X "Q O R "[N W W !="Q N O (!Z S $=,X S Q =[y =O ,N S R "O X W R W Q =S Q [X =F =w X "Z O O X S Q (------------------------------------------------ ----------------------------------------------. ...<=>?@A B 欢迎刊登广告免费为客户提供样刊 ! !第#期周增堂7等基于<=>?@A B 的9:- 泄漏电流在线监测系统