论文总字数：26915字

摘 要

作为现代社会的必需品—电力，自从第二次工业革命以来，就一直是各国重点建设的对象。而作为电能输送的唯一重要载体，电力系统的稳定则是各国一直以来关注的重点，各国也在不断加大对电网及其相关行业的投入，尤其是在出现了北美大停电等重大区域性停电事故之后。作为稳定的关键因数，电气设备的绝缘性能对整个系统具有重要意义。

而本文就以高压电气设备绝缘性能的研究为主题，针对能反映高压电气设备绝缘性能的容性设备的介质损耗因数（tanδ）进行研究，设计介质损耗在线监测系统。并对其核心部分进行MATLAB仿真，包括传感器的仿真与特性的分析，以及可以有效滤波的信号调理模块进行了的设计仿真分析。接着以TMS320F2812型DSP芯片为核心，设计了在线监测的采集系统。使用了该芯片的多种功能和模块，包括A/D电路转换模块等信号处理模块。通一系列的实验，对整体系统的可行性进行了分析，为软件进行下一步更精细的处理打下基础。

关键词：介质损耗；在线监测；硬件系统；MATLAB仿真；DSP；

Abstract

As a necessity of modern society，electricity, since the second industrial revolution, it has been the target countries priorities. As the only major carrier power transmission and power system stability is the focus countries have been concerned, countries also continue to increase investment in the power grid and its related industries, especially in the event of a blackout in North America and other major regional power outage after the accident. As a key factor of stability, insulation of electrical equipment is important for the entire system.

  The paper, in order to study the performance of high voltage electrical equipment insulation theme studied for dielectric loss factor (tanδ) to reflect the high-voltage electrical equipment insulation capacitive device designed dielectric loss online monitoring system. MATLAB simulation analysis and simulation of its core portion, including the simulation and analysis of the characteristics of the sensor, and can be effectively filtered signal conditioning modules are designed. Then type in TMS320F2812 DSP chip as the core, we have designed an online monitoring acquisition system. I Use of the chip module and multiple functions, including A/D converter circuit module a signal processing module. Through a series of experiments, the feasibility of the whole system are analyzed, the next step for the software more sophisticated processing basis.

Keywords: dielectric loss; on-line monitoring; hardware; MATLAB simulation; DSP;

目录

摘要 III

目录 IV

第一章 绪论 1

1.1选题意义与研究现状 1

1.2本文的主要内容 4

第二章 介质损耗测量原理及在线监测系统简介 5

2.1测量原理 5

2.2影响介质损耗因数测量的因素 6

2.3介质损耗在线监测系统 7

2.4介质损耗分析算法 8

第三章 容性电力设备绝缘在线监测系统的设计与仿真 10

3.1在线监测系统的设计 10

3.2在线监测系统的仿真 12

3.2.1传感器的仿真 13

3.2.2滤波电路的仿真 18

第四章 容性电力设备绝缘在线监测采集系统的实现 21

4.1 DSP芯片TMS320F2812 21

4.2硬件和相关的软件设计 22

4.2.1模/数转换器ADC模块 22

4.2.2ADC工作方式的选择 25

4.2.3ADC模块中断 26

4.3 AD采集分析 27

第五章 结论与展望 29

致谢 30

参考文献 31

第一章 绪论

1.1选题意义与研究现状

电力，作为现代社会的基石之一，是国家经济持续高速发展、保持社会长久稳定的重要因素。在改革开放三十多年来，我国综合国力急速上升，各行各业都有了长足的进步，繁荣发展的景象令世界瞩目，这其中电力系统的稳定与强大发挥了不可磨灭的作用，虽然国家也在不断加大对电网及其相关行业的投入，但是，由于进入二十一世纪以来，北美以及欧洲等曾经标榜电网强壮的地区都相继发生区域性大规模停电，对当地的经济活动以及民众的日常活动都造成了重大影响和损失，这是对我们的警醒，于是，如何对电网的安全运行进行进一步的保障，成为国家相关部门尤其是电力部门最优先要考虑的问题。

由于经济的飞速发展，导致用电量的急剧增加，从而使得整个电力系统的容量不断增加，电力设备的数目也随之攀升，内部的电气联系也更加紧密，对于较大的电气设备的故障承受力也相应的较以往的电网情况有所降低，而电气设备的主要构成材料又包括绝缘材料、导电导磁材料以及结构材料等，这些材料在实际的运行中，总会因为受到其所在的环境的影响而发生老化现象，因此，为了能够保证电力系统的安全稳定可靠的运行，增强电力设备运行的安全可靠是其中的，那么，对电网中运行着的电力设备实施实时检测、监控就显得非常有必要。

然而，由于历史原因，长期以来，在这方面，我国所坚持对设备的绝缘性能的检测并不是实时在线监测，而是对电网系统中的设备实施定期绝缘的预防性试验。虽然，通过这样的试验，有大量的存在缺陷的电气设备被检测出来，但是，随着社会经济的发展，电气设备也应要求开始呈现了朝大容量化、高压化、结构多样化和密封化等多样化方向发展的趋势，由此，常规的需要停电的定期实施预防性试验的方法将越来越不适应形势的需求。首要原因是该试验进行时需要停电，且不说停电可能会对当地的生产生活带来不必要的影响，还有一些设备可能因为系统的原因，无法进行停运，从而有可能使该设备漏检或者形成超周期的试验，导致设备有可能存在的故障难以被检测、诊断出来。其次，定期的绝缘预防性试验的试验电压比设备的工作电压低，导致试验的结果有效性并不能得到强有力的保证。传统的试验，其电压一般不会超过10kV，远远低于接受试验的设备的实际承受电压。再者，由于电力需求的不断提高，电网电力系统也在不断的壮大发展，各种电气设备的数量也在爆发式增加，这导致安全规程所规定的预防性试验任务，有许多单位已经无法按时完成，从而人为增加了电气设备的绝缘隐患以及事故发生的概率。除此以外，这种定期检测试验的方式，还存在诊断周期过长、每次试验都需要大量的人力物力等经济性不好的问题。当然，这种方式，主要依据的还是工程人员在绝缘故障方面对历史数据的分析和判断等形成的经验，具有很强的主观性，而且，绝缘故障并不是一个即发性的故障，它从出现问题到形成事故，有一个潜伏期，从而导致这种定期进行预防性试验检测的方式，很容易出现漏报、误报以及错报的情况。

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