基于容性设备泄漏电流的嵌入式电网过电压在线监测系统研究-电气工程专业论文.docxVIP

Study on Embedded Online Monitoring System for Power System Overvoltage Based on Leakage Current of Capacitive Equipment A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Master of Engineering by Liu Weiming Supervisor: Associate Prof. Du Lin Major: Electrical Engineering College of Electrical Engineering of Chongqing University, Chongqing, China May 2008 重庆大 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 I I 摘 要 对电网过电压进行在线监测，实时获取电网过电压波形及其特征参数，在分析 电网事故原因、改进电网绝缘配合等方面具有十分重要指导作用。现有的过电压在 线监测系统多采用高压分压器来获取电压信号，但是，由于高压分压器自身局限性 限制了其在更高电压等级电网下的应用；目前监测系统多采用集中式监控结构，过 电压高频模拟信号经同轴电缆长距离传输，信号会衰减和畸变，抗干扰性差。针对 这些问题，本文对过电压在线监测系统的关键技术进行了深入研究，研制了一套基 于容性设备泄漏电流嵌入式过电压在线监测系统。 本文所研究过电压在线监测系统采用分布式结构，主要由电压传感器、嵌入式 过电压在线监测装置以及后台监控主机三部分组成：传感器利用微分积分测量原理， 具有体积小、电气安全特性好、不影响系统安全等优点；嵌入式监控装置处于现场 电压传感器附近，就地进行过电压数据高速实时采样，提高了系统的抗干扰性；监 控装置与后台主机采用以太网通信，通信速度快，通信稳定。 本文详细介绍了电压传感器的结构、基本原理、影响测量结果的相关因素和适 用于内部过电压测量传感器的实现方法。嵌入式监控装置硬件采用模块化设计，主 要包括模拟前置通道、采集模块和监控模块三部分，采集模块采用 CPLD 作为控制 芯片，实现过电压信号高速采样，监控模块采用高性能的 ARM 处理器，外扩了 CF 卡存储电路、以太网通信接口、实时时钟等功能电路，实现数据存盘和网络传输, 文章详细介绍了各功能模块的组成结构和实现原理。在 ARM 的硬件平台上，移植 了嵌入式实时操作系统 μC/OS-II，在此基础上移植了嵌入式 TCP/IP 协议栈 LwIP， 并完成了相应的驱动程序和应用程序的设计，论文详细论述了在线监测软件的设计 思想，并给出了相应程序流程图。 论文最后对设计的系统进行了测试，测试结果表明：针对内部过电压测量的传 感器具有较好的测量精度和线性度；嵌入式监控装置的数据采集功能正常，与后台 监控通信速度快，工作稳定可靠，能够满足电网过电压测量要求。 关键词： 过电压，在线监测，电压传感器，分布式监控，嵌入式系统 重庆大 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 II II ABSTRACT It is very effective on overvoltage accident analysis of power grid and improvement of insulation coordination for power system by online monitoring power system overvoltage to obtain waveform and characteristic parameters. Most of the existing monitoring systems for overvoltage adopt voltage divider to get signal based on centralized monitoring. But, because of the divider’s self-deficiencies, its application under the higher voltage grade is limited. And long distance transmission of high frequency analog signal using coaxial cable will result in signal attenuation and distortion so as to systems have poor disturbance rejection. Aim