基于DPS的變電站容性設(shè)備介質(zhì)損耗角在線監(jiān)測(cè)---夏梁

1、摘要20世紀(jì)60年代以來(lái),隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號(hào)處理是一種通過(guò)使用數(shù)學(xué)技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息,來(lái)處理現(xiàn)實(shí)信號(hào)的方法,這些信號(hào)由數(shù)字序列表示。在過(guò)去的二十多年時(shí)間里,數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。由于現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)電力供應(yīng)的依賴性日益增大,停電事故造成的后果和損失越來(lái)越嚴(yán)重。在線監(jiān)測(cè)高壓電容型設(shè)備的介質(zhì)損耗角(簡(jiǎn)稱介損 可以有效的判斷設(shè)備的絕緣狀況。為了提高電力系統(tǒng)高壓電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)的安全性、可靠性及信息化指標(biāo),研究了一種基于DPS芯片的新型高壓電容型設(shè)備介損在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?？梢詫?shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)采用絕對(duì)比較法來(lái)測(cè)

2、量介損,并采用RS485通訊模式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)傳輸。監(jiān)測(cè)終端將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過(guò)RS485傳輸?shù)街鳈C(jī),最后由專家軟件對(duì)設(shè)備的絕緣性能進(jìn)行判斷。試驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)介損測(cè)量的可信度、精確度和穩(wěn)定度比傳統(tǒng)儀器有很大提高,具有較大的使用和推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞: DPS芯片介質(zhì)損耗角在線監(jiān)測(cè)絕對(duì)比較法 RS485ABSTRACTSince the nineteen sixties, along with the computer and the rapid development of information technology, digital signal process

3、ing technology, emerge as the times require and gets a rapid development. Digital signal processing is through the use of a mathematical skills to perform the conversion or extraction of information, to deal with real signals, these signals by digital sequence. In the past twenty years, the digital

4、signal processing in telecommunications and other fields has been widely applied. TI, Freescale and other semiconductor manufacturers in this field is very strong.Modern national economy on the dependence of the power supply increases day by day,Outage the consequences caused bythe accidents and los

5、s more and more serious,High voltage capacitor online monitoring of the equipment can be effective dielectric loss Angle of the insulation of the equipment condition Judge,In order to improve the high voltage electrical equipment monitoring power system of safety, reliability and informatization ind

6、ex,A new study of high voltage capacitor dielectric loss equipment on-line monitoring system ,which is based on DPS.Can real time control of the running state of the equipment。System uses absolute comparison to measure loss measurement,And adopt RS485 communication mode to realize the remote control

7、 and data transmission,Monitoring terminal will be the data collected were enlarged, filtering, module after converting to host transmission by RS485,Finally by experts of the insulation performance software equipment for making judgments,Test results show that,The system dielectric loss the credibi

8、lity of the measurement accuracy and stability, than traditional instruments have greatly improved,Has a greater use and popularize value。Key words:DSP chipsets ,on-line monitoring ,on-line monitoring,Absolute comparison method ,RDSPS485目錄摘要 (1ABSTRACT (1第一章緒論 (41.1電容型設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)的研究現(xiàn)狀 (41.2容性介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)的發(fā)

9、展趨勢(shì) (41.3電容型設(shè)備介損測(cè)量的意義 (51.4本論文的內(nèi)容 (5第二章介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)原理 (82.1電容型設(shè)備介質(zhì)損耗的定義 (82.2 介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)的方法 (82.3影響介損在線監(jiān)測(cè)結(jié)果的因素 (10第三章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) (143.1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (143.2 DSP芯片分類與選擇 (143.3 傳感器設(shè)計(jì) (163.4放大電路設(shè)計(jì) (173.5濾波電路設(shè)計(jì) (183.6 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) (183.7系統(tǒng)硬件防干擾設(shè)計(jì) (20第四章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) (224.4上位機(jī)流程設(shè)計(jì) (224.2下位機(jī)軟件總體設(shè)計(jì) (234.3數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì) (254.4數(shù)據(jù)處理

10、程序設(shè)計(jì) (26第五章結(jié)論與展望 (27致謝 (27參考文獻(xiàn) (28第一章緒論1.1電容型設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)的研究現(xiàn)狀電容型設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)是電力系統(tǒng)中開展較早的項(xiàng)目之一,國(guó)外在這方面的研究始于六十年代初期,但直到70-80年代,隨著傳感、計(jì)算機(jī)、光纖等高新技術(shù)的發(fā)展與引用,絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)才真正得到迅速發(fā)展。美國(guó)、加拿大、日本、前蘇聯(lián)等國(guó)陸續(xù)研制了油中溶解氣體,變壓器、發(fā)電機(jī)、氣體絕緣封閉組合電器(GIs等的局部放電,電容型絕緣的介質(zhì)損耗因數(shù)等特性,交鏈聚乙烯電纜的泄漏電流等在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。我國(guó)對(duì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的重要性也早有認(rèn)識(shí),早在60年代就提出過(guò)帶電試驗(yàn)的方法,但由于操作復(fù)雜,測(cè)量結(jié)果分散性大

11、,沒有得到推廣。80年代以來(lái),隨著高新技術(shù)的發(fā)展與引用,我國(guó)的絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展。電容型設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)方法是由離線測(cè)試方法演變而來(lái)的,如早期普遍采用的帶電測(cè)量介質(zhì)損耗和電容的西林電橋(1法便沿用了傳統(tǒng)停電測(cè)試中測(cè)量介質(zhì)損耗的Qs1(2型高壓西林電橋的測(cè)量原理。但由于必須另配更高耐壓的高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器、并對(duì)原有電橋進(jìn)行改造等原因,難以在實(shí)際應(yīng)用中推廣。隨著研究的進(jìn)一步深入,電容型設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)已發(fā)展到了一個(gè)新的水平。目前,電容型設(shè)備介質(zhì)損耗角在線監(jiān)測(cè)方法主要集中在如何獲取數(shù)字化測(cè)量信號(hào)即采用何種信號(hào)處理方法,由于對(duì)這些數(shù)字信號(hào)處理和分析等方面的不同而形成了兩大分支:一是主要靠

12、“硬件”實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)方法。二是主要靠“軟件”實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)方法。通過(guò)上述方法,使絕緣子介損在線監(jiān)測(cè)成為可能。1.2容性介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)電容型設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)目前的技術(shù)水平還不夠理想,但出于客觀需要,絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)還將不斷發(fā)展完善。今后該技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)為:(1不斷提高絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的靈敏度、準(zhǔn)確度和可靠性;(2對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行多功能的綜合監(jiān)測(cè)和診斷,即能同時(shí)反映設(shè)備絕緣狀況的多個(gè)特征參數(shù);(3加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究,通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)來(lái)分析各種影響因素(如溫度、濕度、諧波等對(duì)試品介質(zhì)損耗的影響,從機(jī)理上來(lái)解釋試品特征參數(shù)變化的原應(yīng)。(4大量積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),盡可能地收集在線信息,從中尋找新的適合于在線

13、處理的故障征兆與診斷判據(jù),為更全面、準(zhǔn)確地進(jìn)行故障診斷創(chuàng)造條件。(5在不斷積累監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和診斷經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,發(fā)展人工智能技術(shù),建立完整的故障診斷專家系統(tǒng),真正實(shí)現(xiàn)絕緣診斷的自動(dòng)化。1.3電容型設(shè)備介損測(cè)量的意義由于傳統(tǒng)的對(duì)電力設(shè)備絕緣可靠性的評(píng)價(jià)是通過(guò)預(yù)防性試驗(yàn)來(lái)完成的,存在很大的弊端。并且不能及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀況,容性設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的成功,使對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)成為可能,容性設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)電力工業(yè)的發(fā)展具有重大意義,歸納起來(lái)主要有:(1能夠及時(shí)反映電力設(shè)備絕緣狀況,從而發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備運(yùn)行中的缺陷,提高整個(gè)電力系統(tǒng)供電的可靠性。(2減少設(shè)備停電維護(hù)和維修的盲目性,減小維護(hù)和維修的

14、費(fèi)用,降低了供電成本,提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益。(3在線監(jiān)測(cè)設(shè)備接線狀態(tài)固定,避免了大量停電操作和高空拆裝引線、臨時(shí)布置試驗(yàn)場(chǎng)地等帶來(lái)的不安全因數(shù),避免了繁重勞動(dòng),減少了試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)人員,提高了工作效率,增加了人身安全性。1.4本論文的工作。本文主要對(duì)變電站容性設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì),以便實(shí)時(shí)獲取設(shè)備在線運(yùn)行狀態(tài)信息。論文主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容有:1. 介紹了介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)和意義。2. 闡述了介質(zhì)損耗角在線監(jiān)測(cè)的原理,具體分析了絕對(duì)比較法和諧波分析法的原理3. 分析了一些對(duì)介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)的影響因素,如,環(huán)境溫濕度,諧波,噪聲,相間等4. 對(duì)介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)。第二章介質(zhì)損

15、耗在線監(jiān)測(cè)原理2.1電容型設(shè)備介質(zhì)損耗的定義在交流電壓作用下電容型設(shè)備的絕緣特性如下圖所示。流過(guò)介質(zhì)的電流錯(cuò)誤!未找到引用源。,可看成無(wú)功電容電流分量錯(cuò)誤!未找到引用源。和有功電流分量錯(cuò)誤!未找到引用源。兩部分,通常錯(cuò)誤!未找到引用源。錯(cuò)誤!未找到引用源。 。介質(zhì)的損耗由于機(jī)理不同,可分為漏導(dǎo)損耗、極化損耗和局部放電三種基本形式。電氣設(shè)備絕緣由電介質(zhì)構(gòu)成,在電壓作用下有能量損耗。電介質(zhì)的能量損耗包括電導(dǎo)損耗和極化損耗,簡(jiǎn)稱介質(zhì)損耗,損耗功率如公式(2-1所示錯(cuò)誤!未找到引用源。 (2-1u ?=?r+?c ?r ?c ?U P QS 圖2-1 介質(zhì)在交流電壓作用時(shí)的電流相量圖及功率三角形2.2

16、 介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)的方法電容型設(shè)備在線測(cè)量方法主要有絕對(duì)比較法和相對(duì)比較法,電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)目前普遍采用的是絕對(duì)比較法。絕對(duì)比較法是利用電壓互感器(TV 二次側(cè)電壓信號(hào)作為基準(zhǔn)信號(hào),與測(cè)得設(shè)備末屏電流信號(hào)進(jìn)行相位求差,所得的角即是介質(zhì)損耗角,進(jìn)而可以求出設(shè)備絕緣性能。測(cè)試方法接線如下圖(2-2所示,在被試品錯(cuò)誤!未找到引用源。的地線側(cè)接入電流傳感器,經(jīng)處理電路得到被測(cè)電流錯(cuò)誤!未找到引用源。的幅值及相位,同樣測(cè)得反映母線電壓錯(cuò)誤!未找到引用源。的錯(cuò)誤!未找到引用源。,如果忽略互感器的角差,錯(cuò)誤!未找到引用源。應(yīng)和錯(cuò)誤!未找到引用源。同相位,因此錯(cuò)誤!未找到引用源。和錯(cuò)誤!未找到引用源。的相位

17、差即為功率因素角錯(cuò)誤!未找到引用源。,錯(cuò)誤!未找到引用源。的余角即為介質(zhì)損耗角錯(cuò)誤!未找到引用源。 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1 2tan C1C2Ux??1?221 圖(2-2 絕對(duì)測(cè)量法原理圖及向量圖諧波分析法是通過(guò)測(cè)量模擬電壓和電流信號(hào),再將獲得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),采用數(shù)字頻譜分析的方法求出這兩個(gè)信號(hào)的基波分量的幅值,從而通過(guò)對(duì)基波的相位比較求介質(zhì)損耗因數(shù)錯(cuò)誤!未找到引用源。值的方法。實(shí)際上是利用滿足狄里赫利(Dirichlet條件的電壓U 與電流I 進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解,其表達(dá)式為:錯(cuò)誤!未找到引用源。 (2-2錯(cuò)誤!未找到引用源。 (2-3式中,錯(cuò)誤!未找到引用源。、錯(cuò)誤!未找到引用源。分別為

18、電壓、電流的直流分量;錯(cuò)誤!未找到引用源。、錯(cuò)誤!未找到引用源。分別為電壓、電流的各次諧波的幅值;錯(cuò)誤!未找到引用源。、錯(cuò)誤!未找到引用源。分別為電壓、電流的各次諧波相角(k=1,2,3.。在諧波分析法中只需要提取電壓、電流中的基波分量,由三角函數(shù)的正交性可以得出:錯(cuò)誤!未找到引用源。 (2-4錯(cuò)誤!未找到引用源。 (2-5錯(cuò)誤!未找到引用源。 (2-6錯(cuò)誤!未找到引用源。 (2-7 式中,錯(cuò)誤!未找到引用源。、錯(cuò)誤!未找到引用源。屆分別為電壓、電流的基波相角。根據(jù)介質(zhì)損耗因數(shù)的定義,介質(zhì)損耗角的正切值為:錯(cuò)誤!未找到引用源。-錯(cuò)誤!未找到引用源。(2-8將式(2-3至式(2-6代入式上式可得

19、:錯(cuò)誤!未找到引用源。(2-9這樣錯(cuò)誤!未找到引用源。的值便可順利求得。在準(zhǔn)確獲得電壓和電流信號(hào)的條件下,通過(guò)諧波分析法就可以準(zhǔn)確求出錯(cuò)誤!未找到引用源。,錯(cuò)誤!未找到引用源。,錯(cuò)誤!未找到引用源。,錯(cuò)誤!未找到引用源。.并精確的得到錯(cuò)誤!未找到引用源。的值。但是在實(shí)際測(cè)量中,電網(wǎng)頻率的波動(dòng)會(huì)造成非同步采樣,產(chǎn)生譜泄露和柵欄效應(yīng),影響計(jì)算錯(cuò)誤!未找到引用源。值的準(zhǔn)確性和有效性。2.3影響介損在線監(jiān)測(cè)結(jié)果的因素電容型試品介質(zhì)損耗角的帶電檢測(cè)中,測(cè)量信號(hào)的獲取包括被測(cè)電流信號(hào)的采集和基準(zhǔn)電壓信號(hào)的獲取。由于電流傳感器(一般采用小電流芯式電流互感器一次側(cè)電流只有幾十毫安,為了將被測(cè)電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為可由

20、A/D轉(zhuǎn)換器分辨的電壓信號(hào),提高信號(hào)的信噪比,必須引入放大環(huán)節(jié),然而引入放大環(huán)節(jié)后(無(wú)論是有源或是無(wú)源,就必然會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生一定的相移,不可避免地存在角差。另外,電流傳感器本身一、二次電流變換后也會(huì)引入一定的相位誤差(雖然可采用零磁通技術(shù),理論上認(rèn)為不會(huì)有相移,但實(shí)際上還是有不能忽略的誤差。一般正規(guī)廠家生產(chǎn)的電流傳感器在出廠之前都會(huì)對(duì)角差進(jìn)行標(biāo)定,并標(biāo)示于銘牌上,這為后續(xù)的數(shù)字處理工作提供了方便。電力系統(tǒng)屬于三相系統(tǒng),現(xiàn)場(chǎng)中三相設(shè)備一般成一直線布置,相間存在電容耦合。因此當(dāng)在線監(jiān)測(cè)A,B,C三相高壓電容型試品時(shí),相間的耦合電容電流會(huì)對(duì)被測(cè)設(shè)備的介質(zhì)損耗因數(shù)、阻性電流等產(chǎn)生顯著影響。這是因?yàn)樵跍y(cè)量

21、時(shí),與被測(cè)電容型設(shè)備的外施電壓相差90相角的容性電流往往是主要的,而阻性電流只占很小的部分。雖然由相間的電容耦合形成的干擾電流本身不大,但是它和容性電流不同相,這樣只要干擾電流影響到阻性電流的大小,就會(huì)影響到流過(guò)被測(cè)設(shè)備的電流的大小和相位,從而影響到介質(zhì)損失角的大小,使得介質(zhì)損失角A 相偏大,B相基本不變,C相偏小。相間干擾的嚴(yán)重性取決于試品主電流大小,如果主電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相間干擾電流,可忽略相間干擾的影響;否則,必須考慮相間干擾的影響。對(duì)于電容型設(shè)備來(lái)說(shuō),從末屏得到的電流信號(hào)一般都在毫安級(jí),而相間干擾電流只有微安級(jí),因此可以忽略其影響。而且在故障診斷時(shí)采用相對(duì)比較法,可認(rèn)為在同樣條件下運(yùn)行電壓

22、對(duì)同相別設(shè)備的影響一致,相間和相鄰設(shè)備的影響固定,通過(guò)差分和相減后,相對(duì)比較剔除了同類設(shè)備中存在的同類型干擾,也可避免相間干擾的影響。電網(wǎng)中諧波主要是27次諧波,各次諧波之間的比例為40%、25%、15%、10%、6%、4%。一般來(lái)說(shuō)電容性的錯(cuò)誤!未找到引用源。值都很小,測(cè)量精度要求高,這樣諧波頻率、諧波波形畸變率、諧波初相角等因素對(duì)絕緣監(jiān)測(cè)影響很大,從而產(chǎn)生測(cè)量誤差。因此,可以考慮通過(guò)低通濾波濾除高次諧波,將電力系統(tǒng)常有的三次諧波含量限制在1.0%以內(nèi),由于濾波器對(duì)更高次諧波的抑制力更強(qiáng),再加上電源中高次諧波的含量低,所以很容易將五次、七次諧波限制在0.3%和0.1%以內(nèi),此時(shí)諧波對(duì)介質(zhì)損耗

23、因數(shù)測(cè)量的影響可以忽略不計(jì)。而當(dāng)采用諧波分析法時(shí),介質(zhì)損耗因數(shù)錯(cuò)誤!未找到引用源。不受諧波含量的影響在介質(zhì)損耗監(jiān)測(cè)中,一般認(rèn)為在短時(shí)間內(nèi)測(cè)得的電壓,電流信號(hào)都可以作為平穩(wěn)信號(hào)。根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理理論可知,只要能夠按照被采樣信號(hào)周期整數(shù)倍長(zhǎng)度進(jìn)行采樣,即整周期采樣,采用離散傅立葉變換(DFT進(jìn)行頻譜分析,頻域不會(huì)發(fā)生泄漏,就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)頻譜的準(zhǔn)確分析,獲得信號(hào)各次諧波的幅值和相位。否則就會(huì)因?yàn)闁艡谛?yīng)和泄漏效應(yīng),給計(jì)算的頻譜尤其是給相位帶來(lái)較大的誤差,影響測(cè)量精度。在運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng),實(shí)際的電網(wǎng)頻率通常在49.850.2Hz范圍內(nèi)波動(dòng),某些情況下可能達(dá)到49.550.5Hz,整周期采樣的條件很難滿足,如

24、果采用諧波分析法,則頻率的波動(dòng)也是影響介質(zhì)損耗因素測(cè)量準(zhǔn)確度的一個(gè)重要因數(shù)。電容型裝置長(zhǎng)時(shí)間安裝在變電站的工作現(xiàn)場(chǎng),老化、污穢、受潮等因素都會(huì)影響到裝置的性能。由于被測(cè)設(shè)備周圍環(huán)境溫度、濕度每天都有周期性的變化,而絕緣材料的介質(zhì)損耗因數(shù)與其本身的溫度有關(guān),污穢、環(huán)境濕度則會(huì)影響設(shè)備表面的電場(chǎng)分布,從而濕度、溫度等外界環(huán)境因素的變化將對(duì)介質(zhì)損耗角的在線檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。而實(shí)際測(cè)量的介質(zhì)損耗因數(shù)變化趨勢(shì)和溫度變化一致,在做絕緣診斷時(shí),采用相對(duì)比較法,應(yīng)用相對(duì)值可以顯著減少溫度、濕度的影響。因此單次的測(cè)量結(jié)果很難反映錯(cuò)誤!未找到引用源。的真實(shí)值,不能簡(jiǎn)單地根據(jù)它判斷設(shè)備的絕緣狀況是否良好。如何

25、克服環(huán)境因素的影響,迄今為止還是一個(gè)較難解決的問(wèn)題。第三章在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本文是基于DSP芯片實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)功能。DSP(digital signal processor是一種獨(dú)特的微處理器,是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。對(duì)元件值的容限不敏感,受溫度、環(huán)境等外部因素影響小,容易實(shí)現(xiàn)集成,可以分時(shí)復(fù)用,共享處理器,方便調(diào)整處理器的系數(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波,可實(shí)現(xiàn)模擬處理不能實(shí)現(xiàn)的功能:線性相位、多抽樣率處理、級(jí)聯(lián)、易于存儲(chǔ)等,可用于頻率非常低的信號(hào)。3.1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由傳感器,放大電路,濾波電路,A/D轉(zhuǎn)化電路和數(shù)據(jù)處理幾個(gè)模塊組成,如下圖(3-1所示:電氣設(shè)備傳感器放大電

26、路濾波A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理電壓電流圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)泄露電流信號(hào)經(jīng)傳感器被感知,從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的監(jiān)測(cè)的目的。由于傳感器所測(cè)得的信號(hào)很小,基本都是微安到毫安級(jí)別的,所以必須通過(guò)放大器對(duì)測(cè)得信號(hào)進(jìn)行放大,以使接下來(lái)的模塊能對(duì)其進(jìn)行處理。在采集進(jìn)來(lái)的信號(hào)中,由于電壓電流信號(hào)不可避免地受到外界電磁的干擾,有必要對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波,以提高測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。經(jīng)濾波電路后信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)化電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),然后通過(guò)DSP單元進(jìn)行處理得到錯(cuò)誤!未找到引用源。3.2 DSP芯片分類與選擇DSP運(yùn)算的基本類型是乘法和累加(MAC運(yùn)算,對(duì)于卷積、相關(guān)、濾波和FFT 基本上都是這一類運(yùn)算。這樣的運(yùn)算可以用通

27、用機(jī)來(lái)完成,但受到其成本和結(jié)構(gòu)的限制不可能有很高的實(shí)時(shí)處理能力。DSP運(yùn)算的特點(diǎn)是尋址操作。數(shù)據(jù)尋址范圍大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜但很有規(guī)律。例如FFT運(yùn)算,它的蝶形運(yùn)算相關(guān)節(jié)點(diǎn)從相鄰兩點(diǎn)直至跨越N/2間隔的地址范圍,每次變更都很有規(guī)律,級(jí)間按一定規(guī)律排列,雖然要運(yùn)算log2N遍,但每級(jí)的地址都可以預(yù)測(cè),也就是尋址操作很有規(guī)律而且可以預(yù)測(cè)。這就不同于一般的通用機(jī),在通用機(jī)中對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作,具有很大的隨機(jī)性,這種隨機(jī)尋址方式不是信號(hào)處理器的強(qiáng)項(xiàng)。無(wú)論是專用的DSP芯片或通用DSP芯片在結(jié)構(gòu)考慮上都能適應(yīng)DSP運(yùn)算的這些特點(diǎn)。而專用芯片在結(jié)構(gòu)上考慮的更加專業(yè)化,更為合理,因而有更高的運(yùn)算速度。DSP芯片按用途或

28、構(gòu)成分類可以分為下列幾種類型:為不同算法而專門設(shè)計(jì)的專用芯片:例如用于做卷積/相關(guān)并具有橫向?yàn)V波器結(jié)構(gòu),INMOS公司的A100、A110;HARRIS公司的HPS43168;PLESSYGEC 公司的PDSP16256等。用于做FFT,Austek公司的A41102,PLESSYGEC公司的PDSP16150等。這些都是為做FIR、IIR、FFT運(yùn)算而設(shè)計(jì)的,因而運(yùn)算速度高,但是具有有限的可編程能力,靈活性差。為某種目的應(yīng)用專門設(shè)計(jì)系統(tǒng),即ASIC系統(tǒng)。它只涉及一種或一種以上自然類型數(shù)據(jù)的處理,例如音頻、視頻、語(yǔ)音的壓縮和解壓,調(diào)制/解調(diào)器等。其內(nèi)部都是由基本DSP運(yùn)算單元構(gòu)建,包括FIR、

29、IIR、FFT、DCT,以及卷積碼的編/解碼器及RS編/解碼器等。其特點(diǎn)是計(jì)算復(fù)雜而且密集,數(shù)據(jù)量、運(yùn)算量都很大。積木式結(jié)構(gòu):它是由乘法器、存儲(chǔ)器、控制電路等單元邏輯電路搭接而成,這種結(jié)構(gòu)方式也稱為硬連線邏輯電路。它是一種早期實(shí)現(xiàn)方法,具有成本低、速度高等特點(diǎn),由于是硬連接因而沒有可編程能力。目前主要用于接收機(jī)的前端某些高頻操作中。用FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程陳列實(shí)現(xiàn)DSP的各種功能。實(shí)質(zhì)上這也是一種硬連接邏輯電路,但由于有現(xiàn)場(chǎng)可編程能力,允許根據(jù)需要迅速重新組合基礎(chǔ)邏輯來(lái)滿足使用要求,因而更加靈活,而且比通用DSP芯片具有更高的速度。一些大的公司如Xinlinx、Altera也正把FPGA產(chǎn)品擴(kuò)展

30、到DSP應(yīng)用中去。通用可編程DSP芯片:這是目前用得最多的數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用器件片上系統(tǒng)Soc(SystemonChip,這是數(shù)字化應(yīng)用及微電子技術(shù)迅速發(fā)展的產(chǎn)物,是下一代基于DSP產(chǎn)品的主要發(fā)展方向之一。它把一種應(yīng)用系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上。通常,為滿足系統(tǒng)的性能要求和提高功率效率,會(huì)把DSP和MCU的多處理器處理平臺(tái)集成在一起。圖1是由TI公司推出的開放多媒體應(yīng)用平臺(tái)(OMAP,用來(lái)支持2.5G和3G應(yīng)用而設(shè)計(jì)的處理器體系結(jié)構(gòu),它支持語(yǔ)音、音頻、圖像和視頻信號(hào)處理應(yīng)用的各種性能。其中關(guān)鍵器件有:低功耗的DSP芯片,用來(lái)做媒體處理;MCU用來(lái)支持應(yīng)用操作系統(tǒng)及以控制為核心的應(yīng)用處理;MTC 是內(nèi)存

31、和流量控制器,確保處理器能高效訪問(wèn)外部存儲(chǔ)區(qū),避免產(chǎn)生瓶頸現(xiàn)象,提高整個(gè)平臺(tái)的處理速度。目前應(yīng)用最廣泛的DSP芯片是TI公司的產(chǎn)品,而TMS320F2812工業(yè)控制領(lǐng)域的一款高端產(chǎn)品,采用哈弗總線結(jié)構(gòu),具有3個(gè)32位高性能的CPU定時(shí)器,片上資源擴(kuò)展性強(qiáng),具有數(shù)字信號(hào)處理能力,又具有強(qiáng)大的事件管理能力和嵌入式控制功能,特別適用于有大批量數(shù)據(jù)處理的測(cè)控場(chǎng)合。另外,TMS320F2812可以方便的實(shí)現(xiàn)FFT算法的需求。3.3 傳感器設(shè)計(jì)信號(hào)采集電路主要由傳感器構(gòu)成,是整個(gè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸入端。傳感器直接和一次系統(tǒng)相連,處于強(qiáng)電磁場(chǎng)之中,容易受到電磁干擾。同時(shí)它又長(zhǎng)期放在室外,易受大氣條件的影響。因

32、此,傳感器是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。電流傳感器的連接方式可分為直接藕合方式和磁性藕合方式。如圖3-2:U CxIICxU圖3-2 (a直接耦合方式(b磁性耦合方式由于電容型設(shè)備泄漏電流大約在500uA500mA之間,因此采樣信號(hào)非常微弱。采用有源零磁通技術(shù)是提高小電流檢測(cè)精度的最好途徑所以采用的BCT-2型電磁式穿芯小電流傳感器具有極好的溫度特性和抗電磁場(chǎng)干擾能力,完全滿足變電站現(xiàn)場(chǎng)干擾情況下的設(shè)備取樣精確度。如需檢測(cè)電壓信號(hào),只需通過(guò)無(wú)感電阻將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)即可。3.4放大電路設(shè)計(jì)綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)的諸多技術(shù)指標(biāo),放大器的設(shè)計(jì)原則是:在保證有用信號(hào)通過(guò),即滿足系統(tǒng)空間分辨率要求的前提下,盡

33、量壓窄放大器的頻帶寬度,以實(shí)現(xiàn)促成系統(tǒng)測(cè)量精度的提高和動(dòng)態(tài)范圍的加寬。設(shè)計(jì)放大電路如圖3-4所示:其中前放電路的放大倍數(shù)為+50,主放電路的放大倍數(shù)是+100。由于系統(tǒng)電路的放大部分對(duì)帶寬、工作速度和精度上的要求都很高,選擇AD811 作為前放,AD844作為主放電路放大器件。這兩者都是電流負(fù)反饋型運(yùn)算放大器。電流反饋運(yùn)放,以電流為輸入信號(hào),電壓為輸出信號(hào),強(qiáng)調(diào)電流模運(yùn)算。與電壓模運(yùn)算相比,寄生節(jié)點(diǎn)電容的影響小,而且速率比電壓反饋運(yùn)放要快幾個(gè)數(shù)量級(jí)。由于AD811和AD844只有一個(gè)輸出的運(yùn)算放大器,所以它們具有頻帶寬,轉(zhuǎn)換速率高,建立時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。前置跨阻放大器將APD輸出的光電流轉(zhuǎn)換成電壓

34、信號(hào),電壓放大器將該電壓信號(hào)放大至適合模數(shù)轉(zhuǎn)換的信號(hào)。探測(cè)放大電路輸出的電壓信號(hào),再與高速采集卡相連,在同步信號(hào)的配合下進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。 圖放大電路設(shè)計(jì)3.5濾波電路設(shè)計(jì)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波是減小輸入噪聲干擾的常規(guī)措施。在對(duì)傳感器在現(xiàn)場(chǎng)采集到的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行處理時(shí),由于電壓、電流信號(hào)不可避免地要受到來(lái)自外界的電磁干擾信號(hào)影響,同時(shí)傳感器和放大電路本身也會(huì)產(chǎn)生一些噪聲信號(hào),如果直接把信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換器,則采樣后得到的數(shù)據(jù)會(huì)存在很大誤差,因此需要對(duì)信號(hào)作進(jìn)一步處理。采用低通濾波對(duì)采集到得信號(hào)進(jìn)行濾波處理,抑制雜散干擾信號(hào),進(jìn)而提高系統(tǒng)的信噪比。在實(shí)際運(yùn)行中,電壓、電流信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬低通濾波器會(huì)

35、由于濾波器的相移引入誤差,根據(jù)介質(zhì)損耗因素在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際情況,應(yīng)該首先保證對(duì)電壓和電流兩通道信號(hào)的低通濾波具有相同的幅頻特性和相頻特性,并且盡量滿足平坦的幅頻特性和線性相移要求,本文采用二階有源濾波如下圖3-3所示:Out+-U7VccVDDAGNDC1C2C3R3R1R2OP37圖3-3 濾波電路傳遞函數(shù)的表達(dá)式為: 3.6 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)通過(guò)信號(hào)采集和信號(hào)調(diào)理電路獲得了被測(cè)模擬信號(hào)后,重要的一步便是將它轉(zhuǎn)換成可由計(jì)算機(jī)分析、處理的數(shù)字信號(hào),其中A /D 轉(zhuǎn)換是完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的核心器件,有了它才能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理。本設(shè)計(jì)采用AD7863芯片,電路如下圖3-4所示:2

36、3 1 46578 INTEMPNCGNDOUTTRIMNCSELAGND +5AD780BN(ANAGND192416277151413121110965432128DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7DB8DB9DB10DB11DB12DB13VREFVDDAGNDAGNDDGNDVB2VA2VA1VB117182526U2VCCXDDXD1GDNDXD2XD3VCCXD4XD5GDNDXD6XD7XD8XD9GDNDXD10XD11VCCXD12XD13GDNDXD14XD15VCCVCCDB0DB1GDNDDB2DB3VCCDB4DB5GDNDDB6DB7DB8DB9GDN

37、DDB10DB11VCCDB12DB13GDNDDB14VCC AD7863SN74LVCHl6T2451DLR1B11B2GND1B31B4VCCB1B51B6GND1B71B82B12B2GND2B32B4VCCB2B52B6GND2B72B82DLR1OE1A11A2GND1A31A4VCCA1A51A6GND1A71A82A12A2GND2A32A4VCCA2A52A6GND2A72A82OEAOCONVSTCSRDBUSYU9圖3-4 A/D轉(zhuǎn)換原理圖AD器件是采樣環(huán)節(jié)至關(guān)重要的一個(gè)器件,它的性能決定對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能和精度有重要影響。AD7863既可以使用內(nèi)部參考電壓,也可以使用外部

38、參考電壓,一般來(lái)說(shuō),外部參考的準(zhǔn)確度更高一些,能保證更高的A/D轉(zhuǎn)換精度。本系統(tǒng)使用AD780BN產(chǎn)生外部參考電壓,AD780BN有2.5V和3V兩種輸出電壓,將SELECT引腳懸空即可輸出2.5V參考電壓。為降低AD7863對(duì)前級(jí)信號(hào)的影響,在信號(hào)進(jìn)入AD7863之前用LF353N進(jìn)行緩沖處理。AD7863的輸出電壓范圍為05V,而DSP的數(shù)據(jù)引腳的耐壓只有3.3V。為保證DSP的正常工作和器件的安全,需要對(duì)AD7863的輸出信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。是由德州儀器公司生產(chǎn)的一款電平轉(zhuǎn)換芯片,它能同時(shí)將16路信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,性能完全滿足本系統(tǒng)的需要。圖3-8是A/D轉(zhuǎn)換的電路圖。3.7系統(tǒng)硬件防干擾設(shè)計(jì)

39、為了保證介質(zhì)損耗測(cè)量?jī)x能在實(shí)際應(yīng)用中可靠的工作,必須要周密考慮和解決抗干擾的問(wèn)題?？垢蓴_的措施主要是切斷來(lái)自傳輸通道的干擾。本系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、元件選擇、制作、現(xiàn)場(chǎng)安裝等各環(huán)節(jié)充分考慮了抗干擾問(wèn)題,采用了各種硬件和軟件抗干擾的方法,主要措施有:1.針對(duì)傳感器方面:(1將傳感器全部放置在封閉的鋁合金外殼內(nèi),外殼厚度不小于3砌,并可靠接地,以屏蔽外部的電磁干擾。(2 傳感器二次回路不按地。避免接地環(huán)流產(chǎn)生干擾以及地電位升高產(chǎn)生的共模干擾。(3傳感器的引入線露在外面的部分使用金屬蛇皮管可靠屏蔽,且屏蔽牢固接地。(4傳感器輸出端加過(guò)壓保護(hù)器,保證在任何情況下,輸出端的穩(wěn)態(tài)電壓幅值不超過(guò)10V,以防止因設(shè)備故

40、障流過(guò)短路電流時(shí)傳感器輸出危險(xiǎn)過(guò)電壓。2.信號(hào)電纜方面:(1采用雙屏蔽電纜(在一般條件下亦可采用單屏蔽電纜,外屏蔽兩端接地,以抑制差模干擾。(2電纜放入電纜溝內(nèi)時(shí)盡量遠(yuǎn)離大功率電纜,以減小其周圍的強(qiáng)電磁場(chǎng)對(duì)電纜芯線產(chǎn)生的電磁感應(yīng)。(3提高傳感器的輸出電壓,提高信噪比。4.硬件設(shè)備的抗干擾措施(1裝置的外殼用導(dǎo)磁性能良好的鐵磁材料制成,加強(qiáng)了對(duì)外部電磁干擾的屏蔽;(2模擬電路的地線與數(shù)字電路的地線分開,以避免兩者之間的相互干擾;(3為了抑制串?dāng)_,即信號(hào)傳輸線在相鄰導(dǎo)線上所產(chǎn)生的感應(yīng)脈沖噪聲,使信號(hào)線盡量貼近底板、印刷板上的信號(hào)線盡量靠近地線、信號(hào)線分散布線、強(qiáng)弱電應(yīng)分開布線等:(4合理的系統(tǒng)電路

41、布局,印制板上的元器件按原理圖順序成直線排列,并力求電路安排緊湊、密集,以縮短引線、減小引線電感:(5多余輸入端子的處理。在多路選通裝置的設(shè)計(jì)中,AD7863有4個(gè)輸入端,而僅僅用了其中2個(gè),剩余的2個(gè)輸入端應(yīng)注意一定要接地。因?yàn)樵跀?shù)字電路中的多余輸入端子如果懸空,將成為一根天線,接收輻射噪聲;或通過(guò)漏電阻、寄生電容接收噪聲,形成干擾。第四章 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)硬件確定之后,系統(tǒng)的測(cè)量功能和操作功能的實(shí)現(xiàn),還必須依賴于軟件的設(shè)計(jì)。本章主要討論系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),包括開發(fā)流程介紹、系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)、接收與發(fā)送子程序、采樣子程序、數(shù)據(jù)處理子程序及通信協(xié)議的約定及設(shè)計(jì)4.4上位機(jī)流程設(shè)計(jì)上位機(jī)工作站程序

42、主要完成上位機(jī)對(duì)下位機(jī)的參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程控制、獲取下位機(jī)的采樣數(shù)據(jù)、完成對(duì)數(shù)據(jù)的分析及故障診斷以及診斷結(jié)果的顯示、遠(yuǎn)程傳輸?shù)裙δ?。其工作流程如?首先上位機(jī)通過(guò)RS485總線向監(jiān)測(cè)終端發(fā)送采集指令,監(jiān)測(cè)終端接到命令后對(duì)末屏泄露電流信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)行同步采集,采集完成后進(jìn)行簡(jiǎn)單處理,經(jīng)過(guò)放大、濾波、A/D 轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)通過(guò)RS485上傳給上位機(jī),上位機(jī)通過(guò)專家軟件對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,進(jìn)而得到設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)知,提前知道設(shè)備安全隱患。如下圖所示:RS485監(jiān)測(cè)終端末屏電流監(jiān)測(cè)終端末屏電流監(jiān)測(cè)終端電壓基準(zhǔn)被測(cè)設(shè)備1被測(cè)設(shè)備n上位機(jī)圖4-4 上位機(jī)監(jiān)控流程設(shè)計(jì)圖4.2下位機(jī)軟件總體設(shè)計(jì)下位

43、機(jī)軟件的設(shè)計(jì)是絕緣監(jiān)測(cè)裝置的核心,它由裝置的硬件設(shè)計(jì)和需要完成的功能所決定。下位機(jī)軟件結(jié)構(gòu)一般包括主程序和采樣中斷程序,有的監(jiān)測(cè)軟件根據(jù)需要還安排有故障處理程序和通訊中斷程序。在過(guò)去的軟件設(shè)計(jì)中,由于下位機(jī)的CPU計(jì)算速度慢,使得很多復(fù)雜的算法和其他功能不能在下位機(jī)上實(shí)現(xiàn),限制了分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展。DSP芯片的引入為保護(hù)裝置提供了一個(gè)強(qiáng)大的硬件平臺(tái),超高速的計(jì)算能力,大容量的存儲(chǔ)空間,讓下位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)受硬件的限制大大降低,監(jiān)測(cè)軟件的結(jié)構(gòu)也有了很大的改進(jìn)。很多新一代高性能的監(jiān)測(cè)程序采用了基于邏輯圖的軟件設(shè)計(jì)思想,充分考慮程序的靈活性和開放性,盡量減少軟件開發(fā)、維護(hù)的工作量。本系統(tǒng)的軟件設(shè)

44、計(jì)模塊性好,結(jié)構(gòu)清晰,軟件的開發(fā)、維護(hù)方便。由于采用模塊化設(shè)計(jì)方法,軟件開發(fā)的效率、質(zhì)量和可維護(hù)性都大大提高。在程序設(shè)計(jì)完成后的維護(hù)成本也大大降低,由于各模塊的相對(duì)獨(dú)立和密封性,對(duì)某一功能模塊進(jìn)行維護(hù)和修改將不會(huì)影響到其他模塊和整體軟件功能。下位機(jī)軟件帶有自檢功能,包括完成對(duì)EPROM、EEPROM、A/D轉(zhuǎn)換、開出通道、NVRAM數(shù)據(jù)記錄地址錯(cuò)誤等的自檢,這是保證裝置正常運(yùn)行的重要措施。如果自檢發(fā)現(xiàn)異常,將進(jìn)行相應(yīng)的記錄和操作。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的下位機(jī)軟件程序分為四個(gè)部分:主程序,通信模塊,數(shù)據(jù)采集模塊,數(shù)據(jù)處理模塊。主程序通過(guò)中斷調(diào)用的方式啟動(dòng)后三個(gè)模塊,實(shí)現(xiàn)它們各自的功能,這樣就可以完成從采

45、集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)傳送等,一系列功能。下位機(jī)軟件流程圖如圖4-1所示,開始系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)采集調(diào)用ADC 中斷服務(wù)子程序,采集電流、電壓信號(hào)數(shù)據(jù)處理,得到tan tan 存夠?數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)診斷系統(tǒng)復(fù)位結(jié)束判斷絕緣狀態(tài)NYYNYN圖4-1 主程序流程圖4.3數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)當(dāng)從機(jī)接收到主機(jī)的命令要求進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣時(shí),從機(jī)響應(yīng)命令,完成對(duì)電壓、電流信號(hào)的同步整周期采樣,一次采樣中連續(xù)采樣40個(gè)周波。而在進(jìn)行采樣之前,需對(duì)采樣系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行一定的設(shè)置。整個(gè)工作過(guò)程是:首先設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器的工作模式,設(shè)定采樣周波數(shù)為40,再設(shè)定每周波采樣點(diǎn)數(shù)為256(或128,設(shè)定DSP定時(shí)器計(jì)數(shù)值(即A/D采樣周

46、期,由DSP觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換,DSP則不斷查詢轉(zhuǎn)換是否完成,如果轉(zhuǎn)換完成,則DSP讀入A /D片內(nèi)緩存中的數(shù)據(jù)。因而,A/D數(shù)據(jù)采樣流程圖如圖4-2所示。程序開始初始化端口定時(shí)器設(shè)置的數(shù)據(jù)信息等采樣點(diǎn)數(shù)完成?為主時(shí)鐘發(fā)送采樣計(jì)數(shù)器Fft分析處理及存儲(chǔ)采樣次數(shù)完成?為主時(shí)鐘時(shí)發(fā)送采樣結(jié)果通訊?采樣命令該狀態(tài)命令該采樣結(jié)果命令該采樣原始數(shù)據(jù)讀中壓頻率采樣計(jì)數(shù)器定時(shí)器中斷入口采樣延時(shí)到標(biāo)志?允許同步時(shí)鐘啟動(dòng)采樣完成AD采樣入口采樣次數(shù)到標(biāo)志?禁止同步時(shí)鐘置采樣完成標(biāo)志完成YNNY YNN Y圖4-2 AD采樣流程圖4.4數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)采樣結(jié)束后,主控程序需要調(diào)用HT計(jì)算子程序,計(jì)算出本次采樣的兩路模

47、擬信號(hào)(一相電壓信號(hào)和電流信號(hào)的基波傅立時(shí)系數(shù)。由于計(jì)算時(shí)需要作大量的正弦和余弦運(yùn)算,在計(jì)算基波傅立葉系數(shù)時(shí),已經(jīng)知道每周期采樣256個(gè)點(diǎn),則可以把這些三角函數(shù)值先計(jì)算出來(lái),按照一定的順序存放在DSP的程序存儲(chǔ)器中,計(jì)算時(shí)從相應(yīng)的位置讀出來(lái)即可。計(jì)算時(shí)采用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算,一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)由四個(gè)字節(jié)組成,該程序計(jì)算的結(jié)果是兩路信號(hào)的基波傅立葉系數(shù)A和B,一共是四個(gè)浮點(diǎn)數(shù)。FFT計(jì)算程序流程圖如圖4.3所示。FFT計(jì)算程序A=0;B=0;K=0取出第K哥采樣值從正余函數(shù)表存儲(chǔ)單元入第k個(gè)值:cos(2k/256,sin(2kA=A+Xxcos9(2k/256B=B+Xsin(2k/256K=K+1K257?

48、 A=A/128 B=B/128結(jié)束Y N圖4-3FFT計(jì)算程序第五章結(jié)論與展望電容型設(shè)備介質(zhì)損耗錯(cuò)誤!未找到引用源。是反映高壓電氣設(shè)備絕緣性能的一項(xiàng)重要指標(biāo),是介質(zhì)損耗測(cè)量技術(shù)也是當(dāng)今高電壓絕緣與測(cè)試研究的重要內(nèi)容之一,在工程上應(yīng)用廣泛。本論文在研究國(guó)內(nèi)外介質(zhì)損耗數(shù)字化測(cè)量方法的基礎(chǔ)上,分析了傳統(tǒng)諧波分析法測(cè)量介質(zhì)損耗的基本原理及其存在的一些問(wèn)題。通過(guò)對(duì)集中式系統(tǒng)和分布式系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)的比較,采用了分布式系統(tǒng),以主控計(jì)算機(jī)為核心,完成對(duì)下位機(jī)的控制和數(shù)據(jù)讀取,軟件和硬件抗干擾措施相互結(jié)合,試驗(yàn)證明,該方案控制靈活、補(bǔ)償方便、可靠性高。展望:作為絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分之一,介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)

49、系統(tǒng)一定會(huì)隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息處理技術(shù)的不斷進(jìn)步,向著高精度、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。在線故障診斷和分析的專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為下一步的研究方向,相信還有大量有意義的研究工作有待開展。致謝本文的研究工作是在導(dǎo)師毛惠豐老師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的,在我的學(xué)業(yè)和論文工作中無(wú)不傾注著導(dǎo)師辛勤的汗水和心血。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、積極向上的人生態(tài)度、平易近人的師長(zhǎng)風(fēng)范和無(wú)私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪,并將永遠(yuǎn)銘記在心。從導(dǎo)師的身上,我不僅學(xué)到了扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和技能,更學(xué)到了做人的道理,做事的方法。在論文完成之際,要向各位老師致以最衷心的感謝!在此,再次向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的老師、同學(xué),家人和朋友表示由衷的謝意!感謝我的家人,正是他們的大力支持才使我