基于AD7656开发高压容性设备绝缘介损的信号的采集系统

　　高压容性设备在变电站中具有重要地位, 其绝缘状况的好坏直接关系到整个变电站的安全运行. 目前在容性设备绝缘监测中, 主要根据电气设备预防性试验规程的规定对电气设备进行定期的停电试验、检修和维护, 并不能满足高压输变电设备安全运行的要求, 而以状态检修代替定期检修已成为电力系统设备检修的必然趋势, 并且实时的绝缘监测及诊断技术是状态维修的基础, 因此研究高压电容性设备绝缘在线监测技术并开发在线监测信号采集系统对保障电网的安全运行具有十分重要的意义[1]. 经过调研, 现有绝缘在线监测信号采集系统若将以下几方面的问题加以深入研究完善, 系统的总体性能可得到进一步的提升.

　　(1) 电容型设备末屏信号的采集与调理. 由于末屏电流非常微弱, 均为 mA 级甚至是 μA 级, 因此现场单元的信号采集系统非常关键. 同时由于比差及角差等的存在, 现场的干扰很强, 测得的二次信号特性与一次信号差距较大, 对所测信号的放大、整形、相位调整都十分重要.

　　(2) 信号传输问题. 大多现有设备至变电站主控室的信号传输方式采用模拟信号传输或 RS485总线, 这些方式的可靠性都较差. 若就地将采集到的数据进行模数转换并采用抗干扰性能强的现场总线传输, 可避免信号传输过程中的干扰和衰减问题.

　　(3) 远距离同步采集问题. 介质损耗测量要求同步采集被测设备的末屏电流及母线电压, 而这 2个信号距离较远. 因此为避免模拟信号长距离传输带来的问题, 必须有效地解决两路远距离信号的同步采集问题.

　　所研究的在线监测信号采集系统可连续、实时、在线采集高压套管、高压互感器等高压设备的介质损耗、末屏电流及电容量为及时掌握设备的绝缘状况、绝缘特性的发展趋势、及早发现潜伏故障等提供技术保证.

　　1 绝缘介质损耗 tgδ 测量原理和意义

　　绝缘介质在电场中都要消耗电能, 通称为介质损耗(介损), 对于少油式高压容性设备介质损耗角的正切值是重要参数, 它能宏观地评价绝缘的基本状态. 如果电介质中没有损耗, 则在交变电场的作用下, 完全取决于由弹性极化所引起的纯电容电流 IC, 且 IC超前电压 U 的角度为 90o. 当有介质损耗时, 流过绝缘介质的电流 I 中含有功损耗分量 IR, 所以电流超前电压的角度 ψ 要小于 90o, 绝缘介质损耗的等值电路如图 1 所示, 图 2 则为向量图, 图2中δ是ψ的余角, 称为介质损耗角(介损角).介损角正切值(介质损耗因数)的表达式为

　　通常CX RXI I , δ 很小, 介质损耗角的正切值(约等于角度的大小)与电源频率、介电常数和电阻率有关, 与绝缘的体积大小没有关系, 事实上反映的是单位体积的介质损耗. 介质损耗角 δ 是衡量介质发热和绝缘水平的一项重要指标, 具有较高的敏感度和稳定性. 其值通常约为0.001~0.020rad,误差的绝对值应小于 0.001~0.002rad, 故对测量的准确度提出了较高要求.