余芳[1]2004年在《基于虚拟仪器的电力设备通用测试平台的研制》文中指出根据DL／T596—1996《电力设备预防性试验规程》要求，需要对各种电力运行设备定期或不定期地进行大量的试验，本文作者在武汉国测电力科技有限公司进行了电力设备通用测试平台的研制，其目的是为用户制造一种统一的综合型多功能的测试仪器，从而克服传统的单功能电力测试仪器在生产调试、开发周期、测试精度及服务等几个方面存在的不足。 本通用测试平台实际上就是一套自行开发的PC104总线式虚拟仪器。它的通用硬件电路单元及功能如下： 1、高精度可编程多路信号源单元。可以运行在8位和16位数据总线形式，对信号的频率、幅值和相位进行动态设置和调整，输出双极性5V、单极性10V范围内的8路16位精度模拟信号。 2、信号调理单元。通过编程控制8路信号的放大增益倍数，调节范围为1～4096倍。 3、同步数据采集单元。可对2×8通道模拟信号进行转换，14位精度，单通道采样率可达250ksps。可通过编程实现采样率的调节和切换转换启动方式及中断信号处理方式。 在软件方面，由于电力测试的实时性要求较高，必须采用实时操作系统，因此Windows操作系统无法满足要求，而用最典型的DOS操作系统实现这些工作，则需要相当大的工作量。通过性价比、可靠性、实时性等性能指标的比较，在本方案中采用Linux作为工控机的操作系统进行产品研发，其实时性足以满足电力系统测试的要求，并且编程更为方便，界面更为美观，通过简单的界面操作和参数设置即可完成现场的测试工作。 文章中的第叁、四章分别介绍了本平台的硬、软件设计，第五章论述了应用平台构筑变压器变比测量仪和有载分接开关测试仪的应用实例。实例验证了本平台比传统仪器性能更优越，使用更灵活，它打破传统仪器资源不能共享的现状，具有模块化、开放性及互换性的特点和很好的资源复用性，用户可根据自己的需要选购不同功能板卡，并可随测试任务的不同而灵活组合，提高仪器资源的可再生性。 本测试系统在技术上有重大突破，打破了传统产品的开发模式，在不需要进行大量硬件技术工作的基础上即可进行仪器的设计工作。尽管目前国外虚拟仪器的开发和研制已经具有一定的规模和成效，但其价格非常昂贵；而国内用于电力设备测试的同类技术产品甚少。因此，该测试系统的研制具有重大意义。
李岩[2]2007年在《电力集成检测信息平台的研究与实现》文中研究指明研制电力集成检测平台的目的是为了提供一套统一的综合型多功能电力检测平台系统,以克服传统的单功能电力测试仪器在生产调试、开发周期、测试精度及服务等几个方面存在的不足。本文在分析了电力测试仪器软硬件可实现模块化设计的基础上,采用了虚拟仪器的设计思想,提出了电力集成检测信息平台的构想。在检测平台的硬件设计中利用了ARM、FPGA、SOC单片机、无线通信、模拟功率放大等技术,设计了多路信号源模块、信号调理模块、同步数据采集模块、无线通信模块、用于继电保护装置测试的多路功率放大电路等,构建了一套电力集成检测信息平台的硬件系统。在软件方面,采用了源码开放的实时操作系统μC/OS-II,避免了Windows操作系统实时性较差的缺点,提高了系统的性价比、可靠性、实时性等指标。另外本系统中创造性地把无线通信技术应用到电力测试产品中,提高了检测平台的安全性、便利性。本检测信息平台在技术上提出了一种新的系统架构,打破了传统产品的开发模式,在不需要大量硬件技术工作的基础上即可进行仪器的设计工作。尽管目前国外虚拟仪器的开发和研制已经具有一定的规模和成效,但其价格非常昂贵;而国内用于电力检测设备的同类技术产品很少,所以该检测平台的研制具有非常重大的意义。
刘建锋[3]2008年在《基于虚拟仪器和IEC61850标准的变电站设备在线监测系统的研究》文中研究说明电力设备较为理想的检修模式是状态检修,而电力设备状态监测与故障诊断是设备状态检修模式的基础。所以变电站设备在线监测技术日益显示出其重要性和必要性,是目前电力系统研究的热点之一。目前,电力设备在线监测还没有建立统一的技术标准,各厂商生产的分立的单设备在线监测装置,自成体系,因而组建在线监测网络系统存在技术障碍。IEC61850系列标准是关于变电站自动化系统与通信网络的最新国际标准,代表了今后数字化变电站的发展方向。其重要目的就是实现不同厂商设备之间的互操作性。目前世界各国,都在围绕IEC61850标准开展应用性研究。把变电站整体主要电力设备作为研究对象,构建网络化的分布式变电站设备在线监测系统,将IEC61850面向对象建模的思想和建模方法进行应用性研究,对该标准在我国电力系统自动化中的应用具有重要的现实意义。虚拟仪器技术是电子测量技术和计算机相融合的一项新技术。代表了未来仪器技术的发展方向。ARM微处理器是高性能的32位处理器,能嵌入实时操作系统、多任务运行。本文基于虚拟仪器技术和ARM微处理器,采用IEC61850标准面向对象建模的设计思想,对分布式变电站设备在线监测系统进行研究和应用。主要的研究工作和成果有:(1)将IEC61850标准应用于变电站在线监测系统设计,提出了分布式变电站设备在线监测系统通信网络统一建模方法。以变电站设备在线监测系统中的信息融合单元为例,将IEC61850的建模思想进行了实际应用。(2)基于ARM微处理器构建了分布式在线监测系统硬件平台,并嵌入μC/OS-Ⅱ实时操作系统,组建数据通信网络。按照IEC61850采样值传输的应用层协议,实现了现场采样值信息通信在以太网上的映射。通过对数据采样、数据传输等联网测试试验,其性能达到设计要求。(3)分析了IEC61850标准的内涵,归纳总结了IEC61850的主要技术特征,包括变电站的功能分层、IED逻辑功能的分解与组合、面向对象的信息模型的抽象、变电站配置描述语言等。(4)基于虚拟仪器技术,利用LabVIEW图形化编程语言完成了在线监测系统主控机软件的开发,包括数据库系统开发、信息查询子系统软件的设计、根据规约对应用层数据的解析等。而且设计了基于一次设备接线图风格的图形界面,方便了运行人员的操作电力设备在线监测的目的是提高设备故障诊断的预见性和准确率,为维修决策系统提供依据,进而实现电力设备的状态维修,这将是一个长期的研究过程。以后应该在标准的建立,以及与数字化变电站自动化系统的互联、互通方面做一些深入研究,以实现数据共享,拓展现阶段变电站自动化系统的功能。
罗志坤[4]2011年在《电能计量在线监测与远程校准系统的研制》文中研究指明随着厂网分离等电力企业体制改革的逐步推进,发电厂、电力用户密切关注电能计量装置,电力企业对经济效益的考核也越来越重视,其核心就是保障贸易结算过程中电能计量的准确和可靠,因此电能计量装置的技术管理就愈发重要。另一方面,电能计量技术管理却面临着新的形势,凸显了一些新的技术难题,如：电网规模正在不断扩大,交易电量和电能计量装置越来越多,要求在有限的人力条件下实现规范化的技术管理；多费率分时段电价政策的贯彻执行,要求电能表的时钟具有更高的准确度；电力电子相关技术的大量推广运用,非线性负荷与日俱增,电网的谐波污染日益加重,谐波对电能计量的影响及其应对措施有待进一步分析研究；目前普遍采用的传统人工现场校验模式的工作效率低,不能对装置进行实时监测和故障及时预警、报告,难以有效控制计量故障的发生和减少差错电量。针对以上情况,本文主要进行了以下几个方面的分析研究工作：利用GPS技术、谐波测量理论、注入式谐波的异频测试方法、低校高等效电路法等测量相关技术,结合电力线载波技术、GPRS/PSTN通信技术,完成了基于GPS技术的电能表时钟校准和电压互感器二次压降测量、基于加窗插值FFT的谐波电能测量、基于标准表比较法的电能表误差在线监测与远程校准、基于电压互感器二次负荷基准值的二次负荷测试、基于注入式高频谐波的电流互感器二次导纳的异频法测试、基于等效阻抗测量的电压／电流互感器低校高校验方法并在此基础上提出了电压／电流互感器(TV/TA)的现场实时校准方法；对上述各种测量方法进行了误差分析和不确定度评定。本文系统地研究了可应用于国内电网的电能计量装置在线监测与远程校准技术,其主要贡献有：(1)基于GPS技术,根据多费率、多功能电能表时钟的校准要求,开发了基于GPS同步时钟的电能计量时钟基频测试与校准装置,该装置可采用无线非接触方式现场测试电能表的时钟误差；应用GPS的精确授时,在TV的二次回路两端分别利用GPS同步测量电压的幅值,采用两者之差与二次电压之比计算出TV的比差；在TV的二次回路两端,分别于电压信号的过零时刻获取GPS实时时标,获取两者之差计算角差,根据电压互感器TV的二次回路电压向量图,计算电压互感器二次回路压降。(2)根据湖南省电力公司和电力试验研究院的谐波测试工作,从理论角度分析了谐波源用户的谐波原理,提出了基于Blackman窗的插值FFT谐波电能测量算法,采用复序列FFT蝶式迭代算式,计算供电系统电网参数；提出了综合负荷中是否含有谐波源的识别方法,并依据国家标准和电力行业规程,可按谐波特性和潮流方向分别累计谐波电能的计量模式。研制了一种具有适应谐波源负荷特点,功能多、体积小和界面友好的谐波电能计量与在线监测装置。(3)依据DL/T448-2000《电能计装置技术管理规程》对电能表、电压互感器二次压降、电压/电流互感器等提出的校验要求,分析了传统的现场校验方式的缺点,通过多年现场工作经验的总结,依据关口电能表的应用实际,提出“标准表比较法”现场校验电能表的误差,研制了电能计量远程监测与校验现场装置,并采用网络数据库技术开发了主站管理信息系统。(4)根据互感器二次负荷/导纳的测试原理,介绍了在电能计量装置远程校准与监测系统中实现对电压/电流互感器的二次回路负荷/导纳在线测量的方法；分析了影响二次回路阻抗(导纳)大小的主要因素,指出了引起互感器二次回路阻抗/导纳变化的几种状况,通过观测一段时间内数值及相角的变化情况来实现定性判断故障来源。在此基础上,本文还提出了注入谐波分量的异频测试法,并推导了在异频测试法下,二次负荷阻抗、导纳的在线测试方法。(5)分析了传统互感器现场误差校验及其测试模型,指出了互感器现场校准的缺陷与不足；分析了电流互感器和电压互感器“低校高”的技术原理,提出了在计量装置远程校准与监测系统中实现对互感器误差的现场实时校准方法。(6)阐述了计量装置远程校准与监测系统的硬件实现方式,包括系统构成、通信网络、下位机显示与监测等；分析了系统主站软件的需求,完成了数据库的系统设计(7)以国家计量技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》为依据,对电能计量装置在线监测与远程校准系统中各种测量的不确定度进行了分析评定,从现场测试数据和理论分析表明,本系统可以作为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类电能计量装置的现场检测标准。本文的研究具有较高的理论意义,并为电能计量管理技术的现代化提供了一种实用、高效、可靠的工具和手段。并根据计量相关领域的技术进步,提出了有关管理规程的修改建议,以使其更加科学、合理、适用。
程蕾[5]2009年在《基于虚拟仪器的高压电流互感器在线校验系统》文中进行了进一步梳理作为最重要的电力设备之一,电流互感器的准确度和稳定性是电力系统计量、保护、监测的重要保证,然而目前国内对电流互感器的校验只限于定期的检修,对在线运行的电流互感器进行监测成为新的研究热点。本文结合电流互感器校验的现状,提出了一种基于虚拟仪器的高压电流互感器在线校验系统设计方案,通过比对的方法实现电流互感器的在线监测。全文详细阐述了基于虚拟仪器的高压电流互感器在线校验系统的原理及设计方案,并对系统的各组成部分进行了论述;从基于LabVIEW的串口通信、非同步采样误差的补偿算法以及误差计算叁个方面详细介绍了系统软件平台的设计。最后结合试验和挂网现场测试数据,对校验系统进行了误差不确定度分析。本文采用四阶矩形卷积窗的FFT算法可以有效地减少非同步采样造成的频谱泄漏误差。基于虚拟仪器的电流互感器在线校验系统,避免了硬件中可能混入的噪声,减少了误差的来源,增强了数字信号处理的灵活性,提高了运算速度,实现了高准确度的测量。采用虚拟仪器的实现方式,与传统仪器相比,更大程度上减少了开发成本和周期。目前,在线校验系统已完成挂网试验,运行状态良好。测试结果表明,校验系统满足0.1级的设计要求,实现了高压电流互感器的在线监测。
苟晓侃[6]2007年在《基于虚拟仪器的电气设备绝缘综合检测装置研究》文中研究说明电气设备运行的可靠性和安全性在很大程度上取决于设备绝缘状态的好坏。本文从理论上分析了反映电气设备绝缘状况的特征量:局部放电、介质损耗角因数、泄漏电流、MOA的阻性电流等,比较了各个特征量的在线检测算法。通过选择合理的算法,基于虚拟仪器LabVIEW平台研制电气设备综合式绝缘检测系统的软件部分。另外,在课题组的研究基础上分别设计了各个特征量的信号采样单元、程控放大单元,选取数据采集卡构建了测试系统的硬件框架。最后,为了数据管理和统计的需要,开发出具有存储、查询功能的数据库系统。通过实验室测量验证了该综合式绝缘检测系统的设计达到了预期目标,本文的工作为电力设备绝缘检测的现场应用提供了实验基础。
柴建中[7]2007年在《基于LABVIEW的电能质量分析及监测装置的设计与应用》文中指出在电力市场运行机制下，电能作为商品，用户必然对商品质量提出越来越高的要求。目前我国电能质量国家标准主要规定了五个指标：频率、谐波、电压偏差、叁相不平衡及电压波动与闪变。本文采用虚拟仪器技术研制与设计了实时监测上述五项电能质量指标的数字式装置，该装置开发维护费用低，技术更新快，能很好进行远程测量和监控，并能对监测结果进行深入分析，从而可为电力部门提供较为详细的电能质量监测分析结果。虚拟仪器是现代计算机软硬件技术飞速发展的产物，它正逐步取代传统的电子仪器，是现代电工电子测量仪器的发展方向。虚拟仪器主要应用于测量、控制和仿真，将虚拟仪器技术引入到电力系统中具有极其广阔的应用前景。在虚拟仪器开发工具方面，美国国家仪器公司的LabVIEW开发平台是目前虚拟仪器研制开发的杰出代表。本文研究的电能质量在线监测技术的核心部分就是采用LabVIEw及其数据采集卡开发的。“软件就是仪器”是虚拟仪器技术的主要特点，本文采用LabVIEW图形化软件实现了原来用硬件实现的FFT变换、防频谱泄漏和抗混迭等一系列功能。硬件方面采用基于PCI总线的工控机和一个信号调理器。工控机自带有液晶、硬盘、面模键盘、网卡、调制解调器等，可以在监测点就地显示监测波形和数据，而且可以通过局域网、公共电话网远传到监测中心进行进一步的分析研究。谐波是电能质量问题的重要方面，在谐波存在的情况下，目前仍然大量使用的感应式电能表计量精度受到影响，本文除了研究电能质量在线监测技术外，还深入分析了谐波对电能计量的影响，提出并实现了将谐波电能和基波电能分开进行计量，为电力部门提供谐波电能及其影响的定量数据。
邢耀广[8]2006年在《基于虚拟仪器的电能质量测试仪》文中提出随着科学技术和国民经济的发展,人们对电能质量的要求越来越高,电能质量问题受到电力企业和用户的共同关注。电能质量指标监测是开展电能质量相关工作的基础环节。将虚拟仪器技术与电能质量监测相结合,只用很少的硬件投入就能开发出功能丰富的系统。基于虚拟仪器技术的电能质量测试仪应用灵活,升级方便,“软件就是仪器”的特色使测试仪各种通用功能和预期功能的方便实现成为可能。文章对电能质量的一些主要指标:电压、电流、频率、谐波、电压波动和闪变、叁相电压不平衡度等的测量算法进行了分析,寻求适合虚拟仪器实现的,切实可行、计算精确、实用性强的计算方法。给出了基于频谱校正的电气信号测量新算法与基于FFT分析的闪变计算方法,这两种测量算法均是建立在非同步采样的基础上,节约了硬件开销,可以最大限度的发挥软件的优势。在LabVIEW软件开发平台上对算法进行了仿真,对影响测量结果的因素进行了分析,证明了算法的精确性和可行性。本文开发了基于虚拟仪器的电能质量测试仪,完成了装置的硬件选型和相关软件模块的设计。测试仪可以对电网上的电压电流数据进行实时采集,并通过后台软件系统利用选定的计算方法对采样数据进行分析计算,得到所需各种电能质量指标的实时数据,并具有友好的人机界面,丰富的统计、计算,数据储存,报表打印等功能,且具有广泛的扩展升级空间。经样机的实验室试验,测量精度达到国家相关标准,其性能指标完全满足电能质量综合监测的需要。
文军[9]2010年在《基于嵌入式计算机的电力设备紫外内窥系统的研究》文中指出电力事业的发展越来越快,对电力系统中变电站、输电线路以及发电厂中的电力设备的长期安全运行要求也就越来越高,为了防止重大意外事故的发生,对电力设备进行状态监测和故障诊断就显得非常重要。针对高压电力设备局部放电对电力系统安全运行造成重大影响的现状,研究了一套基于嵌入式系统的电力设备的紫外内窥系统,该系统主要是由紫外内窥探头、嵌入式计算机系统和GPRS模块构成。利用日盲型的紫外传感器,可以通过检测特定波长的紫外线来正确检测电力设备的放电。通过对电力设备内部特殊环境的研究,将紫外放电检测和视频内窥技术相结合,实现了基于无线GPRS的电力设备紫外放电的远程实时在线监测。模拟试验和高压放电试验证明了该系统能够可靠地运行,有效地防止由放电引起的电力事故的发生。本论文完成的主要工作如下:①研究了紫外内窥系统的整体需求、图像采集技术、嵌入式计算机技术、紫外脉冲检测原理和GPRS无线通信技术;②研究了紫外内窥系统的硬件系统设计。其中包括嵌入式计算机硬件平台的构建、紫外内窥探头的研制和GPRS模块的选择。在嵌入式硬件平台构建中选择了ARM9芯片;在探头的研制中选择了Mini型的CMOS摄像头和HAMAMATSU公司的R2868紫外传感器;在GPRS模块中选择了西门子公司的MC35模块;③研究了基于Linux的嵌入式软件系统的开发流程。其中包括虚拟机的搭建,嵌入式Qt的研究与应用和基于嵌入式Qt的软件开发流程;④研究了紫外内窥系统的软件系统设计。其中包括嵌入式计算机软件平台的构建、基于Qtopia的紫外内窥系统的软件设计和基于GPRS网络的软件设计。在嵌入式计算机软件平台的构建中,研究了嵌入式系统的引导程序、Linux系统、驱动程序、文件系统和图形界面Qtopia;在基于Qtopia的紫外内窥系统的软件设计中,研究了视频图像的采集过程和紫外脉冲检测的实现;在基于GPRS网络的软件设计中,研究了Linux下的串口程序设计和GPRS程序设计。本系统的研制为电力设备的状态监测和设备检测探伤可提供数据基础和技术保障,对紫外内窥新技术的推广应用有着很大的现实意义。
王建中[10]2007年在《新型饱和铁芯型高温超导故障限流器控制系统及其实验研究》文中研究说明随着电网容量的不断扩大，短路电流的值不断提高，给系统的安全、稳定和可靠运行埋下了严重隐患，传统的限流技术已逐渐显现出局限性而越来越不能适应当今社会对电能质量上的高要求。短路电流限制技术已成为故障保护的一个研究热点。超导故障限流器以现今流行的超导技术为背景，被普遍认为是目前比较先进的短路故障电流限制装置。饱和铁芯型高温超导故障电流限制器就是其中一种。传统的饱和铁芯型高温超导故障限流器(high temperature superconducting fault current limiter，简称HTSFCL)在短路发生后采取不切断直流励磁的方式，限流效果较弱、超导励磁线圈要承受很高的感应电压和直流电源在较大的感应电压干扰时仍要保持恒流状态。为此，本文提出了一种新型主动式饱和铁芯型高温超导故障限流器，即在检测到短路故障时采用高压IGBT快速切断直流励磁系统的方式。并针对这种超导故障限流器的直流励磁控制系统进行研究，设计了这种高压IGBT的驱动和保护电路，并参与了380V／50A新型饱和铁芯型高温超导故障限流器的实验样机制作和短路故障限流实验。新型饱和铁芯型高温超导故障限流器样机的监控系统的作用就是电网正常运行时，闭合直流励磁系统，超导限流器工作在饱和段，呈现低阻抗；当电网故障发生时，切断直流励磁系统，此时限流器呈现高阻抗，超导限流器进行限流，当电网故障排除，需要重合闸时，限流器重新进入饱和段，使电网稳定运行。控制系统的设计要采用合理的故障检测和判断方法，对直流励磁系统采用合理控制策略，并能保证控制系统的可靠性。数据采集和检测由NI的16位PCI总线数据采集卡和电压电流传感器等组成，以LabVIEW为开放平台，实现故障信号高精度、高速率采样、显示和存储。短路故障限流实验系统主要包括短路实验平台、实时数据采集系统、监测控制系统叁部分。同时，为了使系统中的短路冲击达到最大，以反并联晶闸管作为短路开关，对短路合闸角和短路时间进行控制。最后完成了新型主动式饱和铁芯型高温超导限流器的低压短路实验。短路实验结果表明，采用该控制系统的高温超导限流器能有效限制短路故障发生后的短路电流冲击峰值和稳态短路电流，从而验证了这种高温超导限流器原理的可行性，为下一步研发35kV／1.5kA的新型饱和铁芯型高温超导限流器并在云南电网公司普吉电站进行挂网实验运行提供了理论和实践支持。
参考文献：
[1]. 基于虚拟仪器的电力设备通用测试平台的研制[D]. 余芳. 武汉大学. 2004
[2]. 电力集成检测信息平台的研究与实现[D]. 李岩. 华中科技大学. 2007
[3]. 基于虚拟仪器和IEC61850标准的变电站设备在线监测系统的研究[D]. 刘建锋. 华中科技大学. 2008
[4]. 电能计量在线监测与远程校准系统的研制[D]. 罗志坤. 湖南大学. 2011
[5]. 基于虚拟仪器的高压电流互感器在线校验系统[D]. 程蕾. 华中科技大学. 2009
[6]. 基于虚拟仪器的电气设备绝缘综合检测装置研究[D]. 苟晓侃. 华北电力大学（河北）. 2007
[7]. 基于LABVIEW的电能质量分析及监测装置的设计与应用[D]. 柴建中. 太原理工大学. 2007
[8]. 基于虚拟仪器的电能质量测试仪[D]. 邢耀广. 湖南大学. 2006
[9]. 基于嵌入式计算机的电力设备紫外内窥系统的研究[D]. 文军. 重庆大学. 2010
[10]. 新型饱和铁芯型高温超导故障限流器控制系统及其实验研究[D]. 王建中. 太原理工大学. 2007
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