基于嵌入式技术的电力变压器状态在线实时监测系统的研发

发布时间：2020-01-29 04:48

【摘要】：进入21世纪以来，随着经济的快速发展，人类社会对电能的需求和电能质量的要求越来越高，智能电网工程和绿色能源的有效利用正在探讨与建设中。电力变压器是电力系统输变电运行中最重要的组成部分之一，其运行是否正常直接影响着电网的安全和电能的质量水平，对其进行监控与保护显得尤为重要。本文致力于研发一套适用于大多数类型电力变压器的对多种参量进行综合性监测的状态在线实时监测系统（设备），为较全面地判断电力变压器运行状态提供各种数据，以达到实时、准确地发现电力变压器可能存在的潜伏性故障，做到及早处理，避免事故发生，为电力变压器提供全面的监控与保护，达到设备使用和经济效益双赢的效果。应用先进的新兴技术设计监测不同参量的终端，使用嵌入式技术设计终端的软硬件，使用数字信号处理技术设计实用新型测量算法，包括交流电参量监测子系统、中性点直流偏磁监测子系统、振动信号监测子系统、噪声信号监测子系统等4个子系统，由3个硬件终端构成，运用系统集成技术将3个终端组合成整体监测系统。本系统可以实时监测多种参量，包括：电力变压器一、二次侧的频率，基波和2~25次谐波的电压与电流的幅值、相角、功率因数、功率、电能量，中性点直流电流，振动信号，噪声信号等。相对于4个子系统集合在单一硬件终端上，本系统具有明显的优点：（1）如果其中一个终端的硬件出现故障，其它终端还能实时监测电力变压器的运行状态，不至于全部监测量的崩溃，致使时间上出现监测盲点。（2）单一终端实现4个子系统的功能，要求处理器硬件性能很高，而3个终端分别实现不同功能，后者3个处理器硬件成本比前者1个的还要低，并且可以根据不同需求灵活搭配使用，维护也更加容易。最后，，分别对4个监测子系统（终端）进行实物调试，测量结果精度较高，其硬件和软件的设计，以及实用新型测量算法的设计得到了实践验证。本系统不仅完全适合于智能电网工程监控系统的实际应用，而且还适合于多种监测场合，是一种具备高性能多用途的综合性监测系统。
【图文】：

监测终端,终端,子系统,电力变压器

源的最优化利用，因此，本系统主要由 3 大硬件终端构成，如图 2-3 所示，本文的主要研究内容是 4 个监测子系统的具体设计。图2-3 本系统的构成运用系统集成技术将 3 个终端组合成一个综合性的监测系统，比 4 个子系统集合在单一硬件终端上的优点在于：如果其中一个终端的硬件出现故障，其它终端还能实时监测电力变压器的运行状态，不至于全部监测量的崩溃，致使时间上出现监测盲点；单一电力变压器交流量监测终端（子系统）中性点直流监测终端（子系统）噪声信号监测终端（子系统）振动信号监测终端（子系统）信息采集终端变电站室内上位机（诊断系统）各种继电保护设备信息转送机与调度控制中心通信保护控制指令控制反馈指令保护对象一、二次侧交流信号一、二次侧中性点直流信号振动信号噪声信号传感器传感器传感器传感器

交流电参量,监测子系统,终端,组成框图

2 ~ 25 次谐波（可选项）功率因数、功率、电能量 √ √图2-4 交流电参量监测子系统（终端）的组成框图2.3.2 中性点直流偏磁监测子系统中性点直流偏磁监测子系统对电力变压器一、二次侧的监测量如表 2-2 所示，子系统（终端）的组成如图 2-5 所示，图中左上方为中性点直流电流信号与霍尔传感器。表2-2 中性点直流偏磁监测子系统（终端）监测量监测量一次侧二次侧中性点直流电流信号 √（可选项） √（可选项）变压器二次侧电压电流信号变压器一次侧电压电流信号CPU LPC4357ADCAD7606-2ADCAD7606-1FPGAXC3S200AN-4FTG256IADCAD7606-3SSP0接口多层AHB矩阵DMA控制器E2PROMFM31256-G4 路CT4 路PT4 路PT4 路CTABCZABCZABCABCZABCABCZ 8路8 路6 路SCLKPF_11IO_L01N_1SCLK IO_L15P_2SCLK IO_L16P_2通信接口电路至信息采集终端子系统电源模块传感器组采样模块运算与控制模块SDRAMH57V2562GTR-75C其他功能模块IO_L10P_3
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM41;TP274

【参考文献】