介质损耗角检测系统的研究与设计.doc
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介质损耗角检测系统的研究与设计,毕业论文（设计）52页共计19088字摘要电力系统中检测高压设备的运行可靠性和发现电气绝缘方面缺陷，介质损耗角的测量必不可少。介质损耗角是一项反映高压电气设备绝缘性能的重要指标。本文介绍了介质损耗角的基本概念和其意义，简单分析了介质损耗角检测的传统方法，详细介绍了测量介损角的数字测量方法—...
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毕业论文（设计）介质损耗角检测系统的研究与设计
52页共计19088字
摘要
电力系统中检测高压设备的运行可靠性和发现电气绝缘方面缺陷，介质损耗角的测量必不可少。介质损耗角是一项反映高压电气设备绝缘性能的重要指标。本文介绍了介质损耗角的基本概念和其意义，简单分析了介质损耗角检测的传统方法，详细介绍了测量介损角的数字测量方法——基波相位分离法。提出了一种非同步采样条件下采用基波相位分离法的补偿算法，即采用等时间间隔电压、电流信号进行采样，同时对信号周期波动产生的误差进行补偿。基于该算法合理配置测量系统的硬件实现方案。采用美国国家仪器公司（NI）研制开发的实验室虚拟仪器工程平台LabVIEW，对其进行仿真和试验。仿真和试验结果表明该算法在增加较少运算量的同时提高了介质损耗角的测量精度。开发出的测量系统很好的实现了电容型设备介质损耗角的在线检测，它突破了传统检测方法在数据处理、显示等方面的限制，并具备很高的智能度和性价比。
Abstract
It is indispensable to measure the dielectric loss angle in the process of measuring the working security of electric equipment and discovering the defect of electrical insulation in the system of electric power. The dielectric loss plays an important role to reflect the insulated property of high voltage electric equipment. The concept and significance of dielectric loss angle is introduced in this paper. The traditional methods and a digital method called fundamental harmonic phase separation of measurement of dielectric loss angle is analyzed. An algorithm for fundamental harmonic phase separation under asynchronous sampling is gave that the voltage and current signals were sampled by equal time intervals and errors caused by the signal period fluctuation were compensated. The hardware implementation for a measuring system based on the algorithm was described in this paper. The scheme is simulated and tested by LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench), which is invented by NI co. The results of simulation and tests show that measuring system invented implement measurement of electric capacity equipment on line. It breaks the limit of handling and showing data in the traditional measurement, which has higher intelligent ability and ratio between property and price.
Key words: dielectric loss angle; virtual instruments; LabVIEW ; asynchronous sampling
目 录
摘 要…………………………………………….……………………………….………Ⅰ
ABSTRACT…………………………………………………………………………..….Ⅱ
1 绪论………………………………………………………………….………..……..……..1
1.1 电气设备的绝缘故障及其危害性……………………………………………………. 1
1.2 在线监测绝缘状况在国内外的发展及趋势……………………………………………1
1.3 介质损耗及介质损耗角…………………………………………………………………2
1.3.1 介质损耗的概念…………………………………………………………………. 2
1.3.2 介质损耗的基本形式…………………………………………………………… .2
1.3.3介质损耗角………………………………………………………………………..2
1.4介质损耗检测的意义及其注意问题.…………………….……………………………3
2 虚拟仪器简介 5
2.1虚拟仪器概述…………………………………………………………………………...5
2.2 虚拟仪器的特点 5
2.3 虚拟仪器技术的发展 6
2.4 虚拟仪器的分类……………………………………………………………………….6
2.5 虚拟仪器的应用 8
2.6 虚拟仪器技术的三个组成部分……………………………………………………….8
2.7 虚拟仪器技术的四大优势. ………………………………………………………….9
3 LABVIEW开发平台 11
3.1 LABVIEW 的发展 11
3.2 LABVIEW的结构 11
3.3 LabVIEW的优势……………………………………………………………………..13
4 介质损耗检测方法 15
4.1 电桥法 15
4.2 伏安法 16
4.3 自由轴法 17
4.4 相位差法 17
4.5 过零点电压比较法…………………………………………………………………..18
4.6 基波相位分离法……………………………………………………………………..19
4.7 介质损耗角的异频检测……………………………………………………………..20
5 基于基波相位分离法的非同步采样补偿算法 21
6基于非同步采样补偿算法的在线检测VI设计 23
6.1 虚拟信号发生器的设计 23
6.2 虚拟正弦电压、电流信号设计 24
6.3 波形采样和测量模块 27
6.4 公式运算模块 28
6.5 程序线路连接图 29
6.6介质损耗角的仿真测量 32
7 介质损耗角检测系统的设计……………………………………….……………. 33
7.1 系统的总体结构……………………………………………………………………. 33
7.2 信号采集……………………………………………………………………………. 33
7.3 信号处理……………………………………………………………………………. 33
7.4信号传输与通信…………………………………………………………………….. 34
7.5数据分析与判断和数据显示………………………………………..……..…….. 34
结论………….……….……………………………………………………………….……..35
致谢………………………….………….…………………………………….……………..36
参考文献 37
关键字：介质损耗角，虚拟仪器，labVIEW，非同步采样算法
参考文献
[1]王昌长，李福棋，高胜友.电力设备的在线监测与故障诊断[M].北京：清华大学出版社，2006：4-6.
[2]屠志健，张一尘.电气绝缘与过电压[M].北京：中国电力出版社2005：11-14.
[3]叶逢春，丁晖.虚拟介质损耗角在线检测仪的研制[J].西北电力技术，2001，18(1)：8-11.
[4]M.A.akhmametev and S.M.Kazakov.AUTOMATIC MEASUREMENT OF DIELECRIC CONTANT AND LOSS ANGLE OVERA CONTINUOUS PREQUENCY RANGE[J].
Izvestiya VUZ.Fizika.1969(5):15-20.
[5]张宪起.虚拟仪器在自动测试领域中的应用[J].集成电路通讯.2006，24(2)：12-17.
[6]白格平，杨文丽.高压电气设备介质损耗测量方法分析[J].洛阳师专学报，1999，18(2)：29-35.
[7]马为民，吴维韩.电源谐波对介质损耗测量的影响[J].清华大学学报（自然科学版），1997，37(1)：12-17.
[8]陈楷，胡志坚，王卉，张承学.介损角的非同步采样算法及其应用[J].电网技术，2004，28(18)：58-61.
[9]王瑞明，董连文，曹庆文.电容型设备介损检测仪的设计[J].高压电器，2003，39(3) 42-44.
[10]张宏群.基于虚拟仪器的电容型设备介质损耗在线测试仪[J].仪器仪表用户，2003,10(4)：21-22.
[11]曹会国.基于虚拟仪器的相关分析[J].山东师范大学学报（自然科学版），2006，21(2)：137-138.
[12]高育芳，张茂青.基于虚拟仪器技术的电网谐波测试系统[J].检验检测，2007，5(1)：35-37.
[13]钟凡亮，严国萍.LabVIEW平台下的测试软件系统设计与实现[J]. 计算机与数字工程，2007，35(1)：138-140.
[14]侯跃谦，李慧，石玉祥.虚拟仪器在检测技术教学中的应用[J].长春大学学报，2006，16(4)：29-31.
52页共计19088字
摘要
电力系统中检测高压设备的运行可靠性和发现电气绝缘方面缺陷，介质损耗角的测量必不可少。介质损耗角是一项反映高压电气设备绝缘性能的重要指标。本文介绍了介质损耗角的基本概念和其意义，简单分析了介质损耗角检测的传统方法，详细介绍了测量介损角的数字测量方法——基波相位分离法。提出了一种非同步采样条件下采用基波相位分离法的补偿算法，即采用等时间间隔电压、电流信号进行采样，同时对信号周期波动产生的误差进行补偿。基于该算法合理配置测量系统的硬件实现方案。采用美国国家仪器公司（NI）研制开发的实验室虚拟仪器工程平台LabVIEW，对其进行仿真和试验。仿真和试验结果表明该算法在增加较少运算量的同时提高了介质损耗角的测量精度。开发出的测量系统很好的实现了电容型设备介质损耗角的在线检测，它突破了传统检测方法在数据处理、显示等方面的限制，并具备很高的智能度和性价比。
Abstract
It is indispensable to measure the dielectric loss angle in the process of measuring the working security of electric equipment and discovering the defect of electrical insulation in the system of electric power. The dielectric loss plays an important role to reflect the insulated property of high voltage electric equipment. The concept and significance of dielectric loss angle is introduced in this paper. The traditional methods and a digital method called fundamental harmonic phase separation of measurement of dielectric loss angle is analyzed. An algorithm for fundamental harmonic phase separation under asynchronous sampling is gave that the voltage and current signals were sampled by equal time intervals and errors caused by the signal period fluctuation were compensated. The hardware implementation for a measuring system based on the algorithm was described in this paper. The scheme is simulated and tested by LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench), which is invented by NI co. The results of simulation and tests show that measuring system invented implement measurement of electric capacity equipment on line. It breaks the limit of handling and showing data in the traditional measurement, which has higher intelligent ability and ratio between property and price.
Key words: dielectric loss angle; virtual instruments; LabVIEW ; asynchronous sampling
目 录
摘 要…………………………………………….……………………………….………Ⅰ
ABSTRACT…………………………………………………………………………..….Ⅱ
1 绪论………………………………………………………………….………..……..……..1
1.1 电气设备的绝缘故障及其危害性……………………………………………………. 1
1.2 在线监测绝缘状况在国内外的发展及趋势……………………………………………1
1.3 介质损耗及介质损耗角…………………………………………………………………2
1.3.1 介质损耗的概念…………………………………………………………………. 2
1.3.2 介质损耗的基本形式…………………………………………………………… .2
1.3.3介质损耗角………………………………………………………………………..2
1.4介质损耗检测的意义及其注意问题.…………………….……………………………3
2 虚拟仪器简介 5
2.1虚拟仪器概述…………………………………………………………………………...5
2.2 虚拟仪器的特点 5
2.3 虚拟仪器技术的发展 6
2.4 虚拟仪器的分类……………………………………………………………………….6
2.5 虚拟仪器的应用 8
2.6 虚拟仪器技术的三个组成部分……………………………………………………….8
2.7 虚拟仪器技术的四大优势. ………………………………………………………….9
3 LABVIEW开发平台 11
3.1 LABVIEW 的发展 11
3.2 LABVIEW的结构 11
3.3 LabVIEW的优势……………………………………………………………………..13
4 介质损耗检测方法 15
4.1 电桥法 15
4.2 伏安法 16
4.3 自由轴法 17
4.4 相位差法 17
4.5 过零点电压比较法…………………………………………………………………..18
4.6 基波相位分离法……………………………………………………………………..19
4.7 介质损耗角的异频检测……………………………………………………………..20
5 基于基波相位分离法的非同步采样补偿算法 21
6基于非同步采样补偿算法的在线检测VI设计 23
6.1 虚拟信号发生器的设计 23
6.2 虚拟正弦电压、电流信号设计 24
6.3 波形采样和测量模块 27
6.4 公式运算模块 28
6.5 程序线路连接图 29
6.6介质损耗角的仿真测量 32
7 介质损耗角检测系统的设计……………………………………….……………. 33
7.1 系统的总体结构……………………………………………………………………. 33
7.2 信号采集……………………………………………………………………………. 33
7.3 信号处理……………………………………………………………………………. 33
7.4信号传输与通信…………………………………………………………………….. 34
7.5数据分析与判断和数据显示………………………………………..……..…….. 34
结论………….……….……………………………………………………………….……..35
致谢………………………….………….…………………………………….……………..36
参考文献 37
关键字：介质损耗角，虚拟仪器，labVIEW，非同步采样算法
参考文献
[1]王昌长，李福棋，高胜友.电力设备的在线监测与故障诊断[M].北京：清华大学出版社，2006：4-6.
[2]屠志健，张一尘.电气绝缘与过电压[M].北京：中国电力出版社2005：11-14.
[3]叶逢春，丁晖.虚拟介质损耗角在线检测仪的研制[J].西北电力技术，2001，18(1)：8-11.
[4]M.A.akhmametev and S.M.Kazakov.AUTOMATIC MEASUREMENT OF DIELECRIC CONTANT AND LOSS ANGLE OVERA CONTINUOUS PREQUENCY RANGE[J].
Izvestiya VUZ.Fizika.1969(5):15-20.
[5]张宪起.虚拟仪器在自动测试领域中的应用[J].集成电路通讯.2006，24(2)：12-17.
[6]白格平，杨文丽.高压电气设备介质损耗测量方法分析[J].洛阳师专学报，1999，18(2)：29-35.
[7]马为民，吴维韩.电源谐波对介质损耗测量的影响[J].清华大学学报（自然科学版），1997，37(1)：12-17.
[8]陈楷，胡志坚，王卉，张承学.介损角的非同步采样算法及其应用[J].电网技术，2004，28(18)：58-61.
[9]王瑞明，董连文，曹庆文.电容型设备介损检测仪的设计[J].高压电器，2003，39(3) 42-44.
[10]张宏群.基于虚拟仪器的电容型设备介质损耗在线测试仪[J].仪器仪表用户，2003,10(4)：21-22.
[11]曹会国.基于虚拟仪器的相关分析[J].山东师范大学学报（自然科学版），2006，21(2)：137-138.
[12]高育芳，张茂青.基于虚拟仪器技术的电网谐波测试系统[J].检验检测，2007，5(1)：35-37.
[13]钟凡亮，严国萍.LabVIEW平台下的测试软件系统设计与实现[J]. 计算机与数字工程，2007，35(1)：138-140.
[14]侯跃谦，李慧，石玉祥.虚拟仪器在检测技术教学中的应用[J].长春大学学报，2006，16(4)：29-31.
