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摘要：经济社会的发展离不开电力行业的支持，随着国家对于可持续发展的提出以及人们安全意识的提高，对电力行业的要求也越来越高。随着基础科技水平的提高，电力行业的发展逐渐倾向于智能化，其中智能变电站技术在近几年得到较大发展。本文简单介绍用于智能变电站继电保护装置检测的新型便携式分析仪的基本结构和相关的操作原理，分析预测这种新型分析仪的应用前景。
关键词：便携式；分析仪；嵌入式；柱状图
1、前言
作为对电厂生产的电能进行收集输入和对用户用电进行整体分配的交叉节点，变电站是支撑电网运行的重要环节。现阶段电网以及电力设施逐渐趋向于智能化，智能变电站成为未来电力发展的必然趋势。智能变电站采用模拟信号转换为光纤信号进行信息传输的，导致在系统中存在模拟和数字两种不同的信号，在进行检测的时候需要使用多种检测仪器来保证模拟量与数字量信号准确度的问题。为了在事故发生之后，变电站都通过故障录波装置用于记录故障发生前后一次系统的电压、电流以及开关位置信息，但是故障录波装置只能记录原始故障波形，并具备简单的分析功能，对于各种原理的线路阻抗和变压器差动特性分析，还没有统一的工具进行综合处理。因此，有必要研究并开发能同时接入数模混合信号且集多种分析功能与一体的便携分析仪，方便工作人员为变电站进行调试和故障分析，提高变电站的调试检修效率，确保继电保护动作可靠性。
2、便携式分析仪系统的结构概述
2.1系统软件结构
在进行分析仪软件系统设计的时候，考虑到分析仪的安全性和可拓展性，选用美国VxWorks实时嵌入式操作系统作为分析仪的操作系统，可针对分析仪的工作需求，对不同的分析仪进行特性话定制设计，同时可以将不需要的系统组建进行删减。避免病毒感染，保证了整个监测网络的软件系统和硬件系统的稳定。整个分析仪系统的软件系统分为两大模块：第一部分是由实时监测、极性分析和核相相序分析组成的实时采样分析模块；第二部分是由主变差动分析和线路阻抗分析组成的故障录波数据分析模块。实时监测检测的内容主要包括对波形、电压/电流、谐波/间谐波和线路功率的监测，由于不管模拟量还是数字量都是同时来自于同一套系统，数模两种信号采样的同步性得到了保证。故障录波文件分析部分则主要包括主变差动分析和线路阻抗分析。进行分析的时候首先要打开之前的录波文件，如果录波文件不是COMTRADE格式，用文件格式转换软件将其转换成标准可用的录波文件；然后依据不同厂商不同的保护距离保护原理，由软件自动进行主变差和线路阻抗的计算，依据计算结果分析出故障点是否在距离保护动作区内。
2.2系统硬件结构
便携式分析仪的硬件构成主要包括模拟量隔离器件、数字隔离器件、DA转换器件、运算放大器、系统CPU和触屏液晶显示器等六部分构成，采用高精度积成电路，保证装置体积与重量，真正做到方便携带。
3、便携式分析仪系统的操作原理
3.1便携式分析仪在操作中关于信号的转换与获取
利用便携式分析仪的硬件设备与监测装置进行连接，监测被监测对象的运行状态，从而获得原始的数据。对于模拟的电压电流信号，首先通过模拟隔离装置实现线性隔离，一般是使用线形光耦进行隔离，然后接入到FGPA可编程逻辑器件。对于通过光纤接收的信号，利用AD5764芯片实现12路模拟小信号的输入从而实现光电转换，把信号接入到FPGA可编程逻辑器件。通过在FPGA与DAC之间增加隔离栅的方式实现数字隔离来保护控制电路，利用OP27GSZ放大器实现低噪声运放。将FPGA与系统的CPU连接，同时载入设计好的VxWorks软件程序。通过触屏液晶显示屏对便携式分析仪进行操作，同时可以直接得到监测的结果。而且可以利用系统外置接口对监测结果进行下载存储，实现其他功能的扩展。
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3.2监测内容的呈现
3.2.1波形：一般是按照3路通道作为一组进行显示。而且选择需要进行监测的通道，还可以以一次值的形式进行显示。
3.2.2电压/电流：一般是以表格的形式显示监测中波形的基波的有效值、真有效值、绝对相位角等数据当时的数值；另外还可以把选定的不同线路之间的相位关系通过以矢量关系图的方式进行显示。
3.2.3谐波/间谐波：以柱状图的形式显示所有母线全部谐波的含有量，与此不同的是以表格的形式显示与之同步的谐波含有率和间谐波含有量以及含有率的值，总谐波畸变率则是用编辑框的形式来显示。
通过以上分析可知，便携式分析仪通过硬件接口和硬件监测装置对被检测对象进行监测从而获得相应的原始数据。然后利用分析仪的内部元器件对数据进行处理转换，得到可以导入软件程序进行分析的数据。利用分析仪系统中的分析软件对数据进行分析，并将分析结果通过图表的形式形象地显示在显示屏上面，方便监测人员随时直观的获得监测结果，并进行相应的操作。
4、应用前景
这种便携式分析仪在可以作为新型监测设备向智能变电站系统推广使用。一方面提高监测人员的工作效率，只使用一种监测分析仪器，可以降低工作人员的劳动强度，减轻负担，而且能够提高专业水平。同时可以省去其他复杂的监测设备，节省企业进行安全监测的成本，利用新型便携式分析仪，可以构建一种新型的监测系统，建立一种更加高效稳定的监测方案，降低电力企业的运行成本。缩减进行故障排除的时间，提高
另一方面，基于这种分析仪的软件和硬件的可拓展性。可以将这种分析仪作为一个参照蓝本，一种设备模型。根据不同企业和不同被测对象的监测要求，设计符合监测目的的其他的便携式分析仪器，更大发挥科学技术的生产力。
而且也可以带动相关技术研究的进步，以及相关技术产业的发展。
5、结语
由于智能变电站的迅速发展，变电站站控层、间隔层以及过程层的通信网络报文已经成为变电站智能设备间信息交互和共享的主要方式。采样值信息通过MU转换成IEC60044-8或DL/T 860-9-2标准规定的数字报文，保护、计量、测控与录波装置都依靠MU发出的数据实现各自功能，MU对于变电站正常运行的重要性自然不言而喻。
便携式分析仪系统，用于智能变电站数字信号与模拟信号的特性对比分析。其次在不接入模拟量信号时，可对网络报文进行有效的监视、记录和诊断，提前发现通信网络的薄弱环节和故障设备，预防电力系统事故的发生。当电力系统故障发生时，不仅需要对网络原始报文进行记录，还需要将网络报文进行解析，还原为对电力系统一次设备故障波形以及二次设备动作行为的记录，便于事故发生后进行分析和快速查找故障原因。
参考文献
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论文作者:曲鸿春,蒋冬,姚庭镜,刘邦,高洪梅
论文发表刊物:《电力设备》2016年第4期
论文发表时间:2016/6/6
标签：分析仪论文; 变电站论文; 系统论文; 信号论文; 谐波论文; 报文论文; 故障论文; 《电力设备》2016年第4期论文;