（临沂供电公司 276000）
摘要：随着电力系统不断发展，高压电力设备在电力传输中发挥着重要的作用，高压电力设备放电是一项比较重要的工作方式。电力设备放电中涉及到很多问题，需要电力系统对电力设备放电环节进行监测，通过相关参数的输出，掌握高压电力设备运行现状，基于此，本文立足于高压电力设备放电，研究其在线监测系统。希望通过对相关数据的研究，促进高压电力设备发展。
关键词：高压电力设备；放电；在线监测系统；研究
前言：电力设备在强电场中，设备绝缘中的某些薄弱环节被强电场影响，发生电力设备局部方向的现象。一般情况下，在电力系统中，局部放电不会导致设备的绝缘性击穿，但是会使得电力系统中的局部电介质损坏，对电力传输带来消极影响。因此需要对电力设备方向进行在线监测，保证电力设备的安全运行。
1常见的高压电力设备放电检查方式
1.1非电测法
光学检测法。光学检测法是一种比较简单的电力设备放电检测方式。由于电力设备放电环节中产生光子，为了避免实际检测中光子被吸收或者检测被干扰，放电检测时采用石英透镜，并选择短路径进行检测。科技不断发展，光电倍增器能够有效检测出局部电路中所放出来的光子，该种方式对高压电路中所发出的光子检测比较有效。当时光子的检测需要在断电的时候，而电力系统中设备断电的损失比较惨重，因此光子检测技术具有一定的弊端[1]。
化学分析法。化学分析法只能针对GIS设备局部放电检测，当SF6气体被强电电击之后，将会分解出来SOF2和SO2F2两种气体，中着来年各种气体能够通过质谱仪或者气相色谱仪来分析与计算。但是化学分析法索需要检测的周期比较长，成本较高。
声学检测法。当高压电力设备局部放电时，会伴随着超声波信号的产生，而超声波信号频谱主要集中在20-250KhZ。而该种放电检测与其他类型的检测有很多不同，精确度较高，能够定位到高压电力设备的厘米处，并有效避免电磁信号的干扰。该种检测方式已经广泛应用到实际应用中。
1.2脉冲电流电测法
脉冲电流电测法需要在电力设备停机状态下进行， 其实际的检测范围为40KHZ-1MHZ。但高压电力设备局部放电时，局部相当于一个带你和大量损失的集中电容器，在设备断电的情况下，将耦合电容器与高压电力设备相连，实现对局部放电产生的电量进行检查。以等值电容比来对最佳灵敏度进行调节，并对待测设备进行标度[2]。
2高压电力设备放电在线监测系统硬件设计
2.1硬件结构
系统变送单元——超声波传感器；采集单元——高速AD芯片AD9225；传输单元——CY68013型USB控制器；传输控制器——先进构架USB；主控单元——ARM架构的stm高性能微控制器；远程通讯方式——TCP/IP以太网传输技术；对在线监测系统进行分析中，将超声波传感器设备连接在系统外部，与前端调理电路中通过50欧姆同轴电缆连接进行信号传输。由于高压电力系统在实际运行中产生很多噪音，一般参数的控制器在在线监测环节中会受到干扰，因此采用ARM架构的stm高性能微控制器作为主控单元。该种设备连接方式有效避免了系统中的噪音，并且缩短了采集器与传感器之间的距离。当高压电力设备发生放电现象时，设备之间所产生的超声波能够经过前端信号调理电路，在射频耦合器隔离后，传输到AD数据采集模块中。数据信息采集模块在经过主控器周期性的矫正之后，通过网络信号传输给远程专家系统，然后系统进行电力设备的状态判定[3]。
2.2模拟以及放大电路设计
在放大电路性能设计中，其性能主要由放大器的固有噪声、每级放大电路的增益同时决定：
从系统噪声的公式中可以分析得出，系统的总噪声系数等于系统的第一级噪声系数加上系统的第二级噪声系数与1的差，与功率增益之间的比值。设计环节中，要降低上级输入噪声，提升系统精度，避免干扰源的出现。当高压电路出现放电的情况时，为了通过本系统的研究而获取到比较真实的局部放大超声波信号，避免信号研究失真，需要降低系统中的噪声以及增益。对第一级放大电路进行研究，采用固定增益方式为AD620，其增益为10。AD620是一种仪表型的放大器，具有三运放集成结构。该种类型的放大器与其他类型的放大器进行比较，精度比较高，成本比较低，且能耗低，实用性很强。在线监测系统中，需要通过将系统的增益进行控制，并达到一定的需求，通过将电压引入到外部治呢工艺控制电阻上，经过运放实现内部反馈。盖中连接方式能够对保证电极稳定[4]。
2.3数据采集模块设计
在一个电力开关设备系统中，需要同时对6路超声波传感器以及现场在线监测系统进行分析。在本在线监测系统中，一个主机监测采用8个系统采样通道。在数据采样中，每15秒进行一次数据收集。8路信号传输的设计需要4片AD芯片，但是这4片AD芯片的外围元件所占据的电路板面积很大，不仅不易于电路设计，还浪费成本。因此将采用信号调理电路与AD集中的方式，通过插卡式结构。将总线处理的信号传输到主板上，并在ARM处理器完成数据传输下，进行数据数传输。在插卡式的数据信息采集系统中，主要包含以下组成部分：
第一，前置信号处理采样板。该部门主要对高压设备放电产生的超声波进行数据读取，对超声波进行滤波，并通过前置设备将超声波信号放大，最后进行AD数据采集工作[5]。
第二，主控板。在主控板上有很多部件，分别为：ARM核处理器、前置信号处理、采样板连接总线插槽、同步采样控制信号电路、系统供电电路、液晶显示电路、本地缓存单元等。
2.4数据存储模块设计
在本设计中，具有8个同时数据信息采用通道，并且每一个通道每隔15秒进行一次数据采样，当8个通道同时采样的情况下，数据采取模块能够在很短的时间内积累较多的数据信息。在数据信心非常庞大的基础上，为了保证系统的稳定，且依然能够高效运行，需要对数据信息的存储电路进行精密设计。在数据存储中，每一个通道包括12位高速模数转换芯片——AD9225,20位地址发生器，8为ARM存储器，时钟信号电路，ARM核处理的IO控制电路。其中AD9225需要放置在前置信号处理中，ARM存储器芯片需要放置在主控制板上，各个线路之间通过数据总线连接。
结论：高压电力设备放电在线监测技术在电力设备研究中的重点内容，其中以超声波为基础的局部放电监测技术，能够对电力系统进行精密判断，具有高效、准确以及及时的分析特性，能够在短期时间内帮助工作人员发现电力系统中的故障所在。为此，在本文中对常见的电力设备检查技术进行分析，对电力设备放电在线监测系统进行研究。
参考文献：
[1]周成民.智能高压开关柜局部放电在线监测系统研制[D].江苏科技大学,2014.
[2]董永超.特高压输电线路电晕放电在线监测系统研究[D].江苏科技大学,2012.
[3]胡凯.高压电缆附件局部放电在线监测方法研究与系统设计[D].湖南大学,2010.
[4]李赢.特高压输电线电晕放电事故在线监测系统研究[D].电子科技大学,2013.
[5]郭凯华.高压设备危险局部放电在线监测系统硬件研究[D].天津大学,2008.
论文作者:吴红伟,沈宏奇,王旭东,夏晓聪
论文发表刊物:《电力设备》2015年第12期供稿
论文发表时间:2016/4/27
标签：在线论文; 电力设备论文; 高压论文; 局部论文; 信号论文; 监测系统论文; 电路论文; 《电力设备》2015年第12期供稿论文;