PDF《干式空心电抗器匝间短路故障在线监测技术》

2 监测装置设计 监控装置的设计分为硬件设计和软件设计.该 装置具有信号采集、 运算、 数据传输等功能, 具有采 样精度高、 运算速度快等特点[

2 2 ] . 2. 2.

1 硬件设计 电抗器在线监测装置通过高精度的电压、 电流 传感器对电气量进行采集, 采用信号调理电路对电 压、 电流信号进行滤波和放大, 利用芯片 A D

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5 6数 字化处理后输入微控制单元( MC U) , 实现数据处理 及故障逻辑判断, 如附录 A 图A2所示.

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1 黄新波, 等 干式空心电抗器匝间短路故障在线监测技术 2. 2.

2 软件设计 监测装置软件根据中心指令进行同步数据采 集, 然后对数据进行处理并做出故障逻辑判断, 最终 通过以太网将数据打包上传.故障判据函数是软件 设计的关键技术, 其程序流程如附录 A 图A3所示. 附录 A 图A3中: f 为信号的基波频率;

FZ 为 预警阈值;

S 为电抗器当前特征值;

Sm a x为电抗器初 始特征值的最大值;

Sm i n为电抗器初始特征值的最 小值;

Sf 为电抗器初始特征值.首先, 通过功角测 量算法获得功角以后, 计算出 A, B, C三相电抗器的 特征值( 功率因数) , 但是考虑到电力系统频率波动 的影响, 不能直接用首次计算的特征值进行故障判 别, 所以根据系统频率重新计算出特征值.当设备 上电稳定运行后, 判断是否已经手动初始化, 如果没 有手动初始化, 则手动初始化, 计算该时 刻的特征 值, 记A, B, C三相初始特征值为Sf A, Sf B, Sf C, 然后 将对应的初始值保存到 E E P R OM 中.如果已经完 成了手动初始化, 则下次执行故障判别程序时, 直接 读取初始化特征值, 然后计算出三相电抗器的三个 参数的最大值Sm a x和最小值Sm i n.根据当前 A, B, C三相特征值SA, SB, SC 进行故障判别.如果电抗 器发生匝间短路故障, 监测终端向监控中心发送故 障信息, 为了防止外界干扰导致误报警, 当监控中心 连续多次接收到故障报警信息时确认故障发生. 2.

3 电抗器监测关键技术 电网实际运行中的频率波动和高次谐波导致功 角测量存在误差, 为了提高采样精度, 对比分析了快 速傅里叶变换法、 汉宁窗插值快速傅里叶变换法和 汉宁窗插值改进基波相位分离法三种算法. 理论分析表明, 在频率波动的情况下, 基于快速 傅里叶变换的测量方法测量精度会受频谱泄漏和栅 栏效应影响而降低[

2 3] . 汉宁窗插值快速傅里叶变换法通过修正值 Δ k 来模拟频率波动, 在频率波动的情况下, 可以减少频 谱泄漏和栅栏效应[

2 4] . 加汉宁窗插值时, 可得修正值如下: Δ k=

2 | Xw( k+1 ) |-| Xw( k) | | Xw( k+1 ) |+| Xw( k) | | Xw( k+1 ) |≥| Xw( k-1 ) | | Xw( k) |-2 | Xw( k-1 ) | | Xw( k) |+| Xw( k-1 ) | | Xw( k+1 ) |