電力開(kāi)題報(bào)告

華北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告學(xué)生姓名：班級(jí)：電氣化0812所在院系：電力工程系所在專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化(電力)設(shè)計(jì)(論文)題目：基于LabVIEW的電容型設(shè)備絕緣介損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究指導(dǎo)教師：年3月23日畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告一、結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題狀況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě)不低于字的文獻(xiàn)綜述。(另附)本課題要研究或處理的問(wèn)題和擬采用的研究手段(途徑)：(一)本課題要研究或處理的問(wèn)題：電容型設(shè)備絕緣的好壞對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義，只有及時(shí)掌握設(shè)備的參數(shù)及其變化趨勢(shì)，才能及時(shí)制定維修方略，減少損失。本文就電容型設(shè)備高精度測(cè)量措施、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等進(jìn)行了深入的研究，以處理電容型設(shè)備絕緣介損的在線監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。(二)擬采用的研究手段(途徑)：1.為了盡量減小直流分量，諧波分量以及非同步采樣對(duì)測(cè)量的影響，本文提出了基于梯形插值積分原理的改善的傅立葉算法來(lái)計(jì)算，使得測(cè)量成果愈加的精確。2.針對(duì)目前電容型設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中存在的重要問(wèn)題，本文結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)以及虛擬儀器技術(shù)，研制了一套基于LabVIEW的絕緣介損在線監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)，對(duì)電氣設(shè)備絕緣介質(zhì)損耗角進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，掌握設(shè)備絕緣狀況，及時(shí)處理故障，提高供電可靠性。三、指導(dǎo)教師意見(jiàn)：對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)：2．對(duì)學(xué)生前期工作狀況的評(píng)價(jià)(包括確定的研究措施、手段與否合理等方面)：指導(dǎo)教師：年月日基于LabVIEW的電容型設(shè)備絕緣介損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究文獻(xiàn)綜述序言伴隨電力系統(tǒng)不停的發(fā)展變化，電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活的影響越來(lái)越大。電容型設(shè)備是電力系統(tǒng)中的重要構(gòu)成部分，電容型設(shè)備雖小，但它的絕緣性能的好壞會(huì)直接影響到供電的可靠性，很有也許引起電氣設(shè)備發(fā)生事故，影響周?chē)O(shè)備的性能，甚至也許導(dǎo)致重大事故。為了提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，我國(guó)對(duì)電容型設(shè)備進(jìn)行定期的絕緣防止性試驗(yàn)，不過(guò)這種防止性試驗(yàn)有著自身的局限性，因此提出了對(duì)電容型設(shè)備的絕緣介損進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的措施[1]-[4]。絕緣介損的在線監(jiān)測(cè)是指在設(shè)備不停電的狀況下，運(yùn)用傳感器采集被測(cè)設(shè)備的特性量，實(shí)時(shí)提取故障的特性信號(hào)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，對(duì)該設(shè)備的絕緣狀況的優(yōu)劣做出判斷，從而到達(dá)防止事故的目的[NOTEREF_Ref1\h5]。在過(guò)去的幾十年中，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)不停發(fā)展，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)獲得了許多成就。本文首先重要簡(jiǎn)介在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，介質(zhì)損耗角的測(cè)量措施，并重點(diǎn)簡(jiǎn)介其中的傅立葉算法的基本原理，然后簡(jiǎn)介了LabVIEW的概念以及電容型設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)造。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)發(fā)展?fàn)顩r國(guó)外最早于1951年提出了在線監(jiān)測(cè)的思想，20世紀(jì)60年代開(kāi)始對(duì)設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究；而國(guó)內(nèi)發(fā)展較晚，對(duì)在線監(jiān)測(cè)的研究開(kāi)始于20世紀(jì)80年代，通過(guò)幾十年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)已成功研制了某些在線監(jiān)測(cè)裝置。目前，國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)研究出了某些在線監(jiān)測(cè)裝置[6]-[9]。美國(guó)1951年，提出并研究了運(yùn)行條件監(jiān)測(cè)槽放電裝置，這是最早提出的在線監(jiān)測(cè)思想；20世紀(jì)60年代，美國(guó)研究了可燃性氣體總量(TCG)監(jiān)測(cè)裝置，不過(guò)該裝置不能檢測(cè)潛伏性故障。美國(guó)麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)了變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。光線紅外技術(shù)監(jiān)測(cè)變壓器內(nèi)部溫度變化、變壓器油中氫氣濃度、電流互感器、電纜中局部放電監(jiān)測(cè)裝置已經(jīng)研究成功。加拿大1975年，加拿大研制了油中氣體分析的在線監(jiān)測(cè)裝置；20世紀(jì)80年代，加拿大安大略水電局研究了成功應(yīng)用于水輪發(fā)電機(jī)上的局部放電分析儀(PDA)；還研制了變電站設(shè)備故障預(yù)警系統(tǒng)(FAsE)；魁北克水電局研究所研制的多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(AIM)，除了能監(jiān)測(cè)局部放電、分析油中溶解氣體構(gòu)成及線路過(guò)電壓外，還能自動(dòng)診斷故障。日本日本針對(duì)美國(guó)使用可燃性氣體總量(TCG)監(jiān)測(cè)裝置不能檢測(cè)潛伏性故障的缺陷，研究了氣相色譜儀，有助于發(fā)現(xiàn)初期故障；20世紀(jì)70年代，日本研究了油中氣體監(jiān)測(cè)裝置；20世紀(jì)80年代日本研究了可以實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的定位的變壓器局部放電自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀。日本還在研究高敏捷度的傳感器以及專(zhuān)家系統(tǒng)的多功能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。目前日本已經(jīng)掌握了變壓器壽命診斷、GIS內(nèi)部電暈、超聲的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的技術(shù)。前蘇聯(lián)自20世紀(jì)70年代以來(lái)，前蘇聯(lián)的電容型設(shè)備絕緣監(jiān)測(cè)和局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展比較快。澳大利亞澳大利亞昆士蘭電力委員會(huì)研究了變電所設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置(ITTD)，重要用來(lái)測(cè)量高壓變電站設(shè)備的局部放電以及介質(zhì)損耗角。中國(guó)我國(guó)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)迅速發(fā)展，自上世紀(jì)80年代以來(lái)，各省電力企業(yè)都研究了重要監(jiān)測(cè)電力設(shè)備介質(zhì)損耗、三相不平衡電流以及電容值的在線監(jiān)測(cè)裝置；某些電力科學(xué)研究院也在不停的研究電容型設(shè)備絕緣介損和局部放電的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。我國(guó)于1990年終研制了一套“JFY-1型便攜式數(shù)字化局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置”。我國(guó)也已研制出變電站高壓設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)、變壓器局部放電和油中色譜分析、設(shè)備紅外測(cè)溫等裝置。發(fā)展趨勢(shì)通過(guò)上節(jié)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)實(shí)狀況來(lái)看，大部分的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行并不十分可靠，存在著某些問(wèn)題，此后在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)也許為：傳感器的可靠性和精度提高。傳感器在絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)多種物理量，其抗干擾能力較差，易受濕度、溫度以及電磁干擾的影響，也許會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)的信號(hào)畸變，影響絕緣介質(zhì)損耗角的精確度，因此，為了測(cè)量的有效性，需要敏捷度高、抗干擾能力強(qiáng)的傳感器；系統(tǒng)研制越來(lái)越規(guī)范化。不一樣廠家研制的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配有與之對(duì)應(yīng)的軟件系統(tǒng)，技術(shù)原則，接口規(guī)約不統(tǒng)一，不能共用信息。原則規(guī)范化就顯得越來(lái)越重要。信息采集處理技術(shù)。在設(shè)備運(yùn)行時(shí)周?chē)兄鴱?qiáng)大的電磁干擾，傳感器所測(cè)的物理量的傳播方式就待于深入研究。故障診斷措施的不停改善。數(shù)字信號(hào)分析和處理技術(shù)廣泛應(yīng)用。在進(jìn)行電氣量監(jiān)測(cè)時(shí)，會(huì)受到多種干擾信號(hào)的影響，引起測(cè)量誤差。運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)就可以合適的消除一部分干擾，使得測(cè)量成果愈加的精確[10]。介質(zhì)損耗角的測(cè)量幾種國(guó)內(nèi)外常用的測(cè)量介損角的措施就是流經(jīng)試品的電流和運(yùn)行電壓的向量間的角度差的余角。國(guó)內(nèi)外測(cè)量介質(zhì)損耗角的措施分為在線測(cè)量和離線測(cè)量。其中，老式的測(cè)量措施包括電橋法、諧振回路法、瓦特表法以及伏安法，都不適合在線測(cè)量，除了西林電橋，其他的措施基本已經(jīng)淘汰。在線測(cè)量可通過(guò)“硬件”和“軟件”兩種方式實(shí)現(xiàn)。采用硬件方式重要是用于分散式檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)的措施重要是瓦特表法、過(guò)零電壓比較法、過(guò)零點(diǎn)時(shí)差比較法、西林電橋法；常用的軟件措施重要用在集中分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，詳細(xì)措施有正弦波參數(shù)法、諧波分析法、有關(guān)法以及改善、正弦擬合法、諧波改善法、小波變換、傅立葉算法及其賠償算法等[10]-[23]。傅立葉算法的基本原理實(shí)際試驗(yàn)中，待測(cè)設(shè)備的電流、電壓信號(hào)中除了具有基波分量外，還會(huì)具有某些諧波分量和直流分量，它們對(duì)介質(zhì)損耗角的高精度的測(cè)量有著不可忽視的影響。傅立葉算法運(yùn)用了三角函數(shù)的正交性，通過(guò)將試驗(yàn)設(shè)備的50Hz的電壓、電流正余弦函數(shù)與采樣信號(hào)進(jìn)行周期積分，可以很有效的消除了諧波分量和直流分量的影響，最終得到了只具有基波分量的電流、電壓信號(hào)的相位和幅值信息，從而可以求的介質(zhì)損耗角。不過(guò)由于在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，電網(wǎng)的頻率不停的發(fā)生變化，會(huì)對(duì)介質(zhì)損耗角的測(cè)量精度有一定影響，所認(rèn)為了使傅立葉算法愈加的精確，必須對(duì)該措施進(jìn)行改善，盡量消除系統(tǒng)頻率波動(dòng)的影響[23]?；贚abVIEW的電容型設(shè)備介損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的理論及應(yīng)用虛擬儀器的概念虛擬儀器(VirtualInstrument，VI)實(shí)質(zhì)上是虛擬現(xiàn)實(shí)中某種功能意義的儀器，它是由美國(guó)國(guó)家儀器企業(yè)提出來(lái)的，它突破了老式儀器的概念，是在儀器技術(shù)、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、以及其他有關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的一門(mén)新技術(shù)。虛擬儀器是在基本硬件的支持下，運(yùn)用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力，通過(guò)軟件替代老式儀器的硬件來(lái)完畢數(shù)據(jù)的采集、控制、分析及處理等功能[24]。LabVIEW的概念LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)是可以建立、檢測(cè)和修改儀器系統(tǒng)的圖形軟件系統(tǒng)，它是一種圖形化的編程語(yǔ)言，稱為“G”語(yǔ)言。LabVIEW是面向顧客的工具，與老式的編程語(yǔ)言相比，使用圖形語(yǔ)言編程，無(wú)需太多的經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)樸易學(xué)，并且界面直觀，開(kāi)發(fā)周期短，具有很好的發(fā)展前景[24]。電容型設(shè)備介損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)造框圖采用分層、模塊的思想，將整個(gè)軟件系統(tǒng)分為三大部分，分別為：友好型圖形界面系統(tǒng)，關(guān)鍵數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)[25]。這個(gè)系統(tǒng)的詳細(xì)框架如圖1所示。圖形界面系統(tǒng)重要是面向客戶的，因此界面要友好。一次設(shè)備接線圖可以直觀、形象地反應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)用廣泛。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)特定設(shè)備和軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，又通過(guò)特定的算法和設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)分析、處理和計(jì)算，并將成果返回到設(shè)備信息記錄數(shù)據(jù)庫(kù)并儲(chǔ)存起來(lái)。數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)可在一定條件下對(duì)多種數(shù)據(jù)庫(kù)表進(jìn)行修改、刪除，也可查詢當(dāng)日數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)或者查詢故障記錄等。圖1電容型設(shè)備介損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)造框圖基于LabVIEW的電容型設(shè)備介損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是“軟件就是儀器”，硬件系統(tǒng)是傳感器獲得待測(cè)信號(hào)，通過(guò)轉(zhuǎn)換后輸入到數(shù)據(jù)采集卡中進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)USB總線將數(shù)據(jù)傳播到計(jì)算機(jī)中[26]；軟件系統(tǒng)是運(yùn)用LabVIEW圖形化編程的虛擬儀器技術(shù)編寫(xiě)程序，編寫(xiě)了和硬件系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的程序，人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)便?；贚abVIEW的電容型設(shè)備介損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理、信息的查詢、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能[27]?？偨Y(jié)首先簡(jiǎn)介了在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)以及國(guó)內(nèi)外常用的介質(zhì)損耗角的測(cè)量措施，并重點(diǎn)簡(jiǎn)介了傅立葉算法。傅立葉算法能很好的消除直流友好波分量的影響，不過(guò)不能消除電網(wǎng)頻率波動(dòng)的影響，為了得到更精確的介質(zhì)損耗角，需對(duì)該算法進(jìn)行改善，可以采用基于梯形插值積分的改善的算法。簡(jiǎn)介了虛擬儀器和LabVIEW的概念，論述了電容型設(shè)備介損監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)的構(gòu)造，并且論述了基于LabVIEW的電容型設(shè)備介損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，從而理解電氣設(shè)備絕緣介損在線監(jiān)測(cè)的基本原理。參照文獻(xiàn)龍峰．電容型設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)在線監(jiān)測(cè)研究[D]．成都：西南交通大學(xué)，．電力部電力科學(xué)研究院．1984-1986年110千伏及以上等級(jí)變壓器事故記錄分析．1987，7．電力部電力科學(xué)研究院．1990年全國(guó)110千伏及以上電壓等級(jí)變壓器類(lèi)設(shè)備事故記錄分析．1991，10．王靜．介質(zhì)損耗因數(shù)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析與絕緣診斷的研究[D]．吉林：東北電力大學(xué)，：4．陳天翔，魯華祥，張保會(huì)等．電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，．王昌長(zhǎng)，李福祺，高勝友．電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷[M]．北京：清華大學(xué)出版社，．G.C.stone.Partialdischarge.VII.PracticaltechniquesformeasuringPDinoperatingequipment[J].IEEEElectricalInsulationMagazine,1991,7(4):9-19.H.Kawadaet.al.Partialdischargeautomaticmonitorforoil-filledpowertransformer[J].IEEETransactionsonPowerApparentandSystems,1984,103(2):422-428.D.Allan,M.Blundell,K.Boyd,et.al.NewTechniquesforMonitoringtheInsulationQualityofIn-serviceHVApparatus[J].IEEETransactionsonElectricalInsulation,1992,27(3):578-585.黃新波，程榮貴，蔡偉等．變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷[M]．北京：中國(guó)電力出版社，．嚴(yán)璋，朱德恒等．高電壓絕緣技術(shù)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，．杭洋．電容型高壓電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用[D]．保定：華北電力大學(xué)，．趙沛，張?jiān)幢螅橘|(zhì)損耗的數(shù)字化測(cè)量措施[J]．高壓電器，，40(1)：45-47．曾偉，李建國(guó)．電力設(shè)備介質(zhì)損耗測(cè)量措施的研究［J］．四川電力技術(shù)，，32(4)：62-64．陳天翔，張保會(huì)，陳天濤，等．基于電橋平衡原理的高精確度tanδ在線測(cè)量［J］．高電壓技術(shù)，，31(1)：42-44．王楠，律方成，李燕青，陳志業(yè)．有關(guān)函數(shù)法計(jì)算容性設(shè)備介質(zhì)損失角正切［J］．華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，，28(3)：22-25．左自強(qiáng)，徐陽(yáng)，曹曉瓏，劉斌．計(jì)算電容型設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)的有關(guān)函數(shù)法的改善［J］．電網(wǎng)技術(shù)，，28(18)：53-57．任明輝，王德意，楊國(guó)清，楊可．改善有關(guān)系數(shù)法在介質(zhì)損耗角測(cè)量中的應(yīng)用研究［J］．西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，，35(5)：227-234．柴旭崢，關(guān)根志，文習(xí)山，等．高精確度測(cè)量的加權(quán)插值FFT算法［J］．高電壓技術(shù)，，29(2)：32-33．高云鵬，滕召勝，曾博，楊步明．基于Kaiser窗頻譜校正的介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量［J］．電工技術(shù)學(xué)報(bào)，，24(5)：203-208．王楠，律方成，梁英．基于修正理想采樣頻率的諧波分析法在介損在線測(cè)量中的應(yīng)用［J］．電測(cè)與儀器，，40(451)：1