介质损耗角正切值的在线监测
3.3 介质损耗角正切的检测
误差来源
1. 频率f引起的误差 2. 电压互感器引起的固有误差 3. 谐波的影响 4. 两路信号在处理过程中存在时延差：
① ② ③ ④ 低通滤波器的建立约为10μs，这将造成信号0.003rad 的系统误差。 过零整形的时延引起误差。 整形波形引起的误差。 其他因素，例如环境温度的变化。
返回
3.3.3 全数字测量法
k 1
k
co s k t b k sin k t
（20）
根据三角函数的性质经过变换后K次系数：
ak
bk
1
1
2 0
2
f ( t ) co s( k t )d ( t )
f ( t ) sin ( k t )d ( t )
（21） （22）
2 2
则：
tan 0.5 ( B A )
本法主要是通过数字运算得到tanδ，它完全避免了 运算硬件带来的诸多误差因素。在最后的运算中，虽存 在大数相减的问题，但计算机能保证运算的准确性。同 时，通过只对基波作运算，等于对谐波进行了理想滤波， 从而排除了谐波对检测的影响。
（18）
（19）
式中，k为参与平衡的电压互感器PT1、PT2构成 的变比；CN、R4是固定值：
K kC N R 4
高压电桥法
优点：是较准确、可靠，与电源波形频率无关， 数据重复性好。 缺点：接入了R3后改变了设备原有的运行状态， 其他元件的接入也增加了PT1发生故障的概率。要 选择可靠性高的元件和采取一些保护措施。可用 低频电流传感器代替相应的电阻元件，但效果并 不理想。
返回
电桥法是一种间接测量法，而相位差法则是直 接测量介质损耗角的正切值tanδ
介质损耗角正切值的测量【精选】
用于对套管、电力变压器、互感器和某些电容器的 测量.
试验方法
• 仪器：西林电桥或 介质损耗测量仪
• 西林电桥 • 电桥的四个臂： • CN—标准电容器 • ZX—被试品 • C4—可调电容 • R3— 可调电阻
2、试验电压的影响
右图试验电压的典型关系曲线 1良好的绝缘 2绝缘中存在气隙 3受潮绝缘
3. 试品电容量的影响 对于电容量较小的试品(例如套管、互感器 等)，测量tanδ能有效地发现局部集中性缺
陷和整体分布性缺陷。但对电容量较大的 试品(例如大中型发电机、变压器、电力电 缆、电力电容器等)测量tanδ只能发现整体 分布性缺陷 .
0.15A
中型电 机，短 电缆
1025A
大型电 机，长 电缆
10kV试 30品电容 3000 范围
3000- 8000- 19400- 480008000 19400 48000 40000
0
• 5、确定试验电压：Ue≥10kV,Us=10kV;
Ue＜10kV,Us=Ue
• 6、均匀升压至试验电压， tanσ调至Ⅰ档，逐渐 增大灵敏档（最后增至6-9档），与此同时调节 R3，直至微安表不再减小，然后调节tanσ（从大 倍率到小倍率），使微安表逐渐趋于零。如需要， 最后调节微调电阻，使微安表指示为零。
Ir Ix
Ic
Rx
CX
当电气设备绝缘整体性能下降，如普遍受潮、脏污 或老化，以及绝缘中有间隙发生局部放电时，流过 绝缘的有功电流分量IRx将增大，tgδ也增大.
通过测量tgδ值可以发现绝缘的分布性缺陷.
若 缺 陷 部 分 在 整 个 绝 缘 中 的 体 积 较 大 ， 则 测 量 tg 容易发现绝缘的缺陷。
电容型设备介质损耗因数在线检测技术方法
电容型设备介质损耗因数在线检测技术方法现代社会对电力的依赖性极高，安全、可靠、优质地供电是对现代电力系统运行提出的基本要求。
电网事故和大面积停电造成的经济损失无法估量，因此，提高电力设备运行的可靠性是保证电力系统运行的关键。
对于高压电力设备而言，一方面，要求制造商使用优质绝缘材料，改善绝缘结构、改进制造工艺；另一方面，在设备运行中通过必要的检测手段来评估设备绝缘状态、及早且有效地发现绝缘缺陷，将会对减少事故的发生、提高设备的运行具有重要的意义。
介质损耗因数检测电容型设备的绝缘特性重要性及原理电力系统中，高压电容式套管、电容式电流互感器、耦合电容器等设备是由若干个电容器串联而成的，故将它们统称为电容型设备。
介质损耗因数tanδ是反映绝缘介质损耗大小的特征参量，实际经验表明，对于体积较小的电容型设备，测量其整体绝缘介质损耗因数可较灵敏地发现设备中发展性的局部缺陷、设备绝缘受潮和劣化变质等，因而，测量tanδ对于判断电容型设备的绝缘状态十分重要。
电容型设备在交流电压作用下的绝缘特性可以等效为并联电路或串联电路。
在相量图中，为电流电压间的相位角即功率因数角，δ为其余角，称为介质损耗角。
对于无损耗的理想介质，=90°，δ=0；对于有损耗介质，0。
介质损耗角的正切值很好地反映了设备绝缘介质损耗的大小。
流过绝缘介质的电流由两部分组成：有功电流分量IR、无功电流分量IC，通常IC>IR，介质中的有功损耗功率为：（式1）由上式可以看出，介质损耗P与外施电压U的平方成正比，与电源角频率、介质的电容量C成正比，所以在高压、高频及大容量的电气设备介质的损耗也大。
当绝缘介质、外加电压和频率一定时，介质损耗和介质损耗因数tanδ成正比，即可用介质损耗因数tanδ来表征介质损耗的大小。
因此对电容型设备进行在线检测就是要测量电气设备的介质损耗角正切。
影响介质损耗因数在线检测结果的主要因素(一)基准电压的测量误差。
基于软件方法提高介质损耗角的在线监测精度
实验 介质损耗角正切的测量
当检流计反接时测得：
tg 2 C 4 C 4 R 4
C x 2 C 0R 4 /R 3 R 3
因无磁场干扰时：
tg C 4R 4 C x C 0R 4 / R 3
故可得：
tg tg1 tg 2 / 2
实验
介质损耗角正切的测量
测试无线电材料：常采用高频施压法，所加的电压不高 电工界：最常用的是西林电桥法 在线监测：采用微机对 tgδ 进行测量 1. 西林电桥的基本原理 西林电桥： 高压臂：代表试品的 Z1；无损耗的标准电容 CN，它以阻抗 Z2 作为 代表。 低压臂：处在桥箱体内的可调无感电阻 R3，以 Z3 来代表；无感电 阻 R4 和可调电容 C4 的并联，以 Z4 来代表 保护：放电管 P 电桥平衡：检流计 G 检零 屏蔽：消除杂散电容的影响 电桥的平衡条件： Z1/Z3 = Z2/Z4 串联等值回路 tgδ=ωR4 C4 Cx = R4CN/R3 并联等值回路 tgδ=ωR4 C4 Cx = R4CN/[R3 (1+tg2δ)]
C x 2C x1C x 2 / C x1 C x 2
3． 测试功效 • 有效 受潮 穿透性导电通道 气泡电离、绝缘分层、脱壳 绝缘老化劣化 绝缘油脏污、劣化 • 无效 局部损坏
小部分绝缘的老化劣化 个别绝缘弱点 4． 注意事项 • 分部测试 • 与温度的关系 • 与试验电压的关系 • 护环和屏蔽
Cx：因为 tg2 极小，故两种等值电路的 Cx 相等
西林电桥的基本回路
屏蔽： 杂散电容：高压引线与低压臂之间有电场的影响，可看作其间有杂散 电容 Cs。由于低压臂的电位很低，Cx 和 CN 的电容量很小，如 CN 一 般只有 50100pF，杂散电容 Cs 的引入，会产生测量误差。若附近另 有高压源，其间的杂散电容 Cs1 会引入干扰电流 iS，也会造成测量误 差。 需要屏蔽，消除杂散电容的影响
介质损耗角正切值的在线监测
介质损耗角正切值的在线监测绝缘在线监测损耗因数tgδ的方法很多，如电桥法、全数字测量法等，常用的方法是监测绝缘体的泄漏电流及PT信号，通过计算泄漏电流和电压的相角差而得到介质损耗角正切值tgδ的数值。
其测量原理大都使用硬件鉴相及过零比较的方法。
目前的绝缘在线监测产品基本都是用快速傅立叶变换（FFT）的方法来求介损。
取运行设备PT的标准电压信号与设备泄漏电流信号直接经高速A/D采样转换后送入计算机，通过软件的方法对信号进行频谱分析，仅抽取50Hz的基本信号进行计算求出介损。
这种方法能消除各种高次谐波的干扰，测试数据稳定，能很好地反映出设备的绝缘变化。
但由于绝缘体的泄漏电流非常微弱，而且现场的干扰较大，要准确监测绝缘体的泄漏电流比较困难。
因此，要实现绝缘损耗因数tgδ的在线监测，必须解决微弱电流的取样及抗干扰问题。
一、电桥法电桥法在线监测tgδ的原理图如4-2所示，由电压互感器带来的角差，可通过RC移相电路予以校正。
然而角差会随负载大小等因素的影响有所变动，所以校正也不可能是很理想的。
电桥中R3，C4的调动可以手动，也可以自动。
由于是有触头的调节，为了长年的使用，必须选择十分可靠的R3，C4可调节元件。
电桥法的优点是，它的测量与电源波形及频率不相关；其缺点是，由于R3的接入，改变了被测设备原有的状态。
为了安全，还要装有周密的保护装置。
图4-2 电桥法在线监测tgδ原理图C x——试品；C0——标准电容器；PT——电压互感器；G——指零仪二、全数字测量法全数字测量法又称数字积分法，这是一种用A/D转换器分别对电压和电流波形进行数字采集，然后根据傅里叶分析法的原理进行的数字运算，最终可以求得tgδ值。
被测设备的电压信号由同相的电压互感器PT提供，或再经电阻分压器输出。
电流信号由电容式套管末屏C x2接地线或设备接地线上所环绕的低频电流传感器CT获得。
由后者把电流信号转换为电压信号。
这种CT需要特殊设计，以使所产生的角差极小。
高电压实验报告三介质损耗角正切值的测量
高电压技术实验报告
介质损耗角正切值的测量
lenovo
一、 实验名称
介质损耗角正切值的测量
二、 实验目的
学习使用 QS1 型西林电桥测量介质损耗正切值的方法
三、 实验仪器
50/5 试验装置一套 水阻一只 电压表一只 QS1 电桥一套 220Kv 脉冲电容器（被试品）一只 四、 实验接线
式中，Cn ------标准电容的容量（50pf 或100pf） n ------分流器电阻值（对应于分流器挡位，如表2-1 所列） 13.按图2-4 所示的反接线法接好试验线路 （选做） ； 并按2.～12.
操作步骤调节电桥，测出被试品的tgδ 值和Cx 值。 注意：反接线法桥体内为高压，电桥箱体必须良好接地，电桥 引出线应架空与地绝缘。 操作时注意安全。
五、 实验步骤
1. 首先按图 2-3 所示的正接线法接好试验线路； 2. 将R 3 、 C4 以及灵敏度旋钮旋至零位， 极性切换开关放在中间断 开位置； 3. 根据被试品电容量确定分流器挡位； 4. 检查接线无误后，合上光偏式检流计的光照电源，这时刻度板 上应出现一条窄光带，调节零位旋钮，使窄光带处在刻度板零
六、 实验结果
Tanδ为 2.00%
Байду номын сангаас
位上； 5. 合上试验电源，升至所需试验电压； 6. 把极性切换开关转至“+ tgδ ”位置的“接通Ⅰ”上； 7. 把灵敏度旋钮旋至 1 或2 位置，调节检流计的合频旋钮，找 到检流计的谐振点，光带达到最宽度，即检流计单挡灵敏度达 到最大； 8. 调节检流计灵敏度旋钮， 使光带达到满刻度的 1/3～2/3 为止； 9. 先调节R 3 使光带收缩至最窄，然后调节C4 使光带再缩至最窄， 当观察不便时， 应增大灵敏度旋钮挡 （注意在整个调节过程中， 光带不能超过满刻度），最后，反复调节ρ 和C4 并在灵敏度旋 钮增至10 挡（最大挡）时，将光带收缩至最窄（一般不超过 4mm），这时电桥达到平衡； 10.电桥平衡后，记录tgδ 、R 3 、ρ 值，以及分流器挡位和所对应 的分流器电阻n，还有所用标准电容的容量Cn ； 11.将检流计灵敏度降至零，把极性旋钮旋至关断，把试验电压降 至零并关断试验电源，关断灯光电源开关，最后将试验变压器 及被试品高压端接地。 12.计算被试品电容量： Cx = Cn ∙ R4 R3 + ρ ∙ 100 + R 3 n
一种在线监测绝缘介质损耗的方法
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在数字化技术突飞猛进的今天， 对于时间的测量 已能达到很高的精度。因此， 很自然地会想到将对角 度! 的测量转化为时间的测量。过零计数法实质上 就是一种时间的测量方法。如果能准确地测量 ! 所 对应的时间 ’ ， 那么根据 ! 2 #’ 可以十分容易地将时 间转化为角度。由于过零计数法直接对时间进行测 量， 因此， 它严重地依赖电压电流过零点的稳定性， 否
由表 % 可以看出， 当谐波水平逐渐降低， " ! 逐渐 减小。 当谐波含量为 /# 时， 所引入的误差最大值可达 到 % " $# ， 已超过规程的标准。 而且， 的波形也上升较 快， 此时， 受谐波干扰较大。当谐波含量为 ( " 0# 时， 波 形已较平缓， 误差最大值也降至 " " 2# 。 可见， 为了在测量 介质损耗时， 误差不超过允许值， 必须降低谐波水平。 由 于在实际测量中， 较容易做到将 $ 次谐波水平抑制在 (# 以内， 因此， 重点考察 (# $ 次谐波数据。 该数据表明， 初相 角大约从 / . 2"- 的范围内， " ! / 0 " " ""$， " ! 的最大值 出现在 (3"- 左右， 约等于 " " ""3 0。 可见， 在谐波水平为 积分法能在很大范围内满足规程所允许的指 (# 时， 标。 （当 &’ 。 &’ ! # " " "( 时， ! / 0 " " ""$） 对于更高次的 /、 可将式 （/） 中的 $ 全部 0 次谐波， 置换为 / 或 0， 并且， 高次谐波将受到低通滤波器更强 的抑制。 如果能做到将 $ 次谐波水平抑制在 (# 以内， 那么， 就容易做到将 0 次谐波水平抑制在 " " $# 以 万方数据 /、
在线监测技术赏析八篇
在线监测技术赏析八篇在线监测技术第4篇[关键词]计算机网络；平安防护；网络信息[DOI]10.13939/ki.zgsc.2023.42.138随着智能电网技术的不断进展，运用物联网技术的状态检修成为了变电检修的主流模式。
而状态检修的核心技术，就是对高压电设备的运行状态进行在线监测，以便精确评估高压电设备的运行状态，制订合理的检修方案。
因此，对在线监测技术的讨论成为了一个国内外电力行业的热门讨论方向。
1在线监测技术相关概念1.1在线监测概念在线监测，指的是在状态检修时，运用各类传感器与测量方式对可以反映出高压电设备工作状态的一些化学、物理参数进行监测。
在线监测的主要目的是通过这些数据，分析监测设备是否在正常运行。
在线监测主要通过实时监控的方式进行，主要包括重点维护性监测和日常爱护性监测。
其中，重点维护性监测指的是通过实时监控或定期检查，监测设备的缺陷，避开严峻故障的发生。
日常爱护性监测，则主要通过对设备实时运行的参数进行监测，并在易发生故障处设置特地的传感器，以便实时反映设备的工作状况，一旦消失问题则准时预警进行检修。
1.2在线监测的内容对高压电设备进行状态检修中在线监测的主要内容包括：对信号的监测、对传感器的数据采集、数据处理。
具体工作内容是：通过布置在设备上的各类传感器（光、温度、振动、语音等）来监测设备的各类物理、化学参数，并将这些数据通过网络传输、信号转化，通过信息处理技术进行采集和处理，最终将信息传输到中控室监控主机的服务器内。
其传输载体一般是光纤或电缆。
目前，国内常用的在线监测系统有两类：一类是集中式在线监测系统，另一类是分散式在线监测系统。
其中，集中式指的是将监测信号通过光纤全部传输到中控室掌握主机的在线监测屏上，进行集中式的监测。
这种监测方式可以快速实现对所监测信息的分析和处理，并可以设置成巡回自动监测方式。
监测人员待在中控室，就可以监控变电站全部高压电设备的运行工作状况，其监测方式较为敏捷，监测的容量大，便于开展设备运行状态分析、诊断，常见的集中式在线监测系统如下图所示。
数字化测量介质损耗角的方法
数字化测量介质损耗角的方法1 引言高压电气设备中，对绝缘介质损耗的测试具有很重要的意义。
在高压预防性试验中，介质损耗因素的测量属于高准确度测量，通常是在被测试品两端加以工频50Hz的高电压（10kV），使被测试品流过一个极其微小的电流，利用电压与电流之间夹角的余角δ的正切值来反映被测试品的介质损耗大小。
这种高电压、微电流、小角度的精密测量要求测量系统应具有很高的灵敏度和准确性，在现场条件下还需要具有较强的抗干扰能力。
过去介质损耗角的测量采用模拟测量方法，主要有谐振法、瓦特表法和电桥法，谐振法只适用于低压高频状态下的测量。
瓦特表法是由介质损失的功率和经过的电流计算求得，瓦特表法由于测量准确度低，现已基本淘汰。
电桥法是采用交流电桥差值比较原理，准确度相对较高，其典型代表是西林电桥，见图1所示。
由电桥平衡条件可得出被试品的电容值Cx及tanδ： CX=（R4/R3）CN tanδ=ωC4R4目前数字化自动电桥其实只是采用数字化技术来调节电桥的平衡，而实际的测量原理仍然是用标准电容和电阻与被试品进行比较的模拟方法。
其缺点是：（1）测量程序复杂，操作工作量大，自动化水平低，易受人为因素的影响。
（2）随着输变电工程电压等级的提高，强电场干扰严重，使变电站高压电器设备的tanδ测量误差过大。
（3）当试验电源有较大谐波干扰时，即使基波电压已获平衡，检流计仍不能为零，不能排除与基波相近的谐波干扰。
2 几种介损的数字化测量方法数字化测量方法的原理是利用传感器从试品上取得所需的信号U 和I，经前置预处理电路数字化后送至数据处理计算机或单片机，算出电流电压之间的相位差△ψ，最后得到tanδ的测量值，见图2.2.1过零电压比较法过零电压比较法是测量两个频率相同，幅值相等，相角差小的正弦电压波之间的相角差的方法。
满足上述条这种方法的特点是电路简单，对启动采样电路、A/D转换电路要求不高，且以过零点附近两个正弦波的平均电压差来评价两正弦波的相位差，所以抗干扰扰能力强。
3.4 介质损失角正切值tgδ的测量解析
➢ 油的闪点 ➢ 酸值 ➢ 水分 ➢ 游离碳 ➢ 电气强度 ➢ 介质损失角正切值tgδ ➢ 等……
❖ 带电取油样》》化验》》分析》》结论
3.6.2 绝缘油中溶解气体分析（DGA）
❖ 得到了普遍应用和高度重视，已列入了预防性试 验标准，并有相应的试验导则
❖ 通过分析油中所含气体的组成和含量来判断设备 内部的潜伏性缺陷
➢交流耐压 ➢直流耐压 ➢冲击耐压试验
3.7.1 交流耐压试验
❖工频交流耐压试验最为常用 ❖程序
➢对被试设备施加超过其额定工作电压若干倍数 的交流高压，并持续一定时间（一般为1分钟）， 期间观察设备绝缘是否出现异常现象或发生闪络、 击穿
❖试验电压和试验周期要选择适当！
➢固体有机绝缘会产生累积效应
工频交流耐压试验的原理接线图
【气相色谱仪】
分析结果表示
每升绝缘油中所含各气体组分的微升数 【 以 ppm（ 10-6 ） 表 示 ， 并 换 算 到 标 准 大 气 条 件 下
（0.101325MPa ，20℃）】
102G-D气相色谱仪工作流程
载气
载气
3.7 高压耐压试验
❖对设备绝缘的考核最为严格，有破坏性 ❖在非破坏性试验合格后进行 ❖耐压试验类型
1 R4
jC4
Zn
1
jC N
Z 3＝R 3
Rx CX
CN
A
G
R3
R4
D
1 Rx
1
jCx
1
1 R4
jC4
1
jC N
R3
B C4
1 R4 RxC4Cx 0
R4 RxCN R3 (R4C4 RxCx )
电力设备介质损耗在线监测技术
电力设备介质损耗在线监测技术摘要：电力设备介质损耗是反映电力设备绝缘性能的重要指标，通过对其进行时时监测，可以对电力设备绝缘性能的强弱做出准确判断，根据实际情况采取针对性改善措施，对保证电力设备的安全、稳定运行具有重要意义。
文章分析了电力设备介质损耗在线监测原理及其重要性，指出了影响在线监测的主要因素，并对当前常用在线监测技术进行了详细分析，希望可以对该项工作的科学开展起到指导和借鉴作用。
关键词：电力设备介质损耗绝缘性能影响因素在线监测技术电力设备绝缘性能是否满足工作要求，会直接影响到电力系统运行的稳定性和安全性，要想提高供电质量，为用户提供更加可靠的用电，就需要时刻了解到电力设备工作状态下绝缘性能的好坏，及时发现并科学处理绝缘隐患。
所以就需要提高介质损耗在线监测的精准性，对电力设备的绝缘性能做出正确判定，确保绝缘性能的良好性。
1 电力设备介质损耗在线监测原理及其重要性电力设备在运行过程中，会有电场产生，作用在绝缘材料上发生电导和极化现象，此时便会损耗绝缘材料的内部能量，使其绝缘性能逐渐降低。
在对介质损耗大小进行判断时，主要是以介质损耗因数tanδ为重要依据的，一般情况下，在对交流电压作用下的电气设备绝缘性能进行分析时，可以视作并联或串联电路进行分析，通过对介质损耗相量图进行分析，则可以用公式来表示介质损耗，其中U、C和ω分别表示电力设备电压、介质电容量和电源角频率，根据公式可以知道介质损耗与设备电压平方成正比关系，与介质电容量和电源角频率成反比关系[1]。
如果设备运行电压、绝缘材料和电源角频率保持不变，则介质损耗情况可以根据介质因数进行判断。
介质损耗相量图如图1所示，其中δ、φ分别表示介质损耗角和功率因数角。
2 电力设备介质损耗在线监测主要影响因素2.1 传感器在对电力设备介质损耗进行在线检测时，所用到的电力设备运行参数主要有电压和电流，这些都需要借助电流传感器得到的。
但是，电流传感器自身存在角差，并且当电流信号不同时，角差大小也是不一样的，往往会处于动态变化状态，无法将其进行有效消除。
电容型电气设备介质损耗角的在线监测
电容型电气设备介质损耗角的在线监测发表时间：2018-06-25T16:50:53.243Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：徐浩朱伟[导读] 摘要：对电容型电气设备的介质损耗角进行在线监测是判断电容型电气设备绝缘状况的有效手段。
（江苏省送变电有限公司江苏南京 210000）摘要：对电容型电气设备的介质损耗角进行在线监测是判断电容型电气设备绝缘状况的有效手段。
介质损耗角是反应电容型电气设备绝缘状况的重要参数，对电气设备介质损耗角的在线监测能反应整个电力系统的安全性和可靠性，对电气设备的介质损耗角进行在线监测，及时发现电容型设备的安全性能和工作状况，电容型电气设备在整个电力系统中应用广泛，电容型电气设备的安全稳定运行时整个电力系统稳定可靠运作的基础。
由此看来，电容型电气设备介质损耗角的在线监测就很重要了。
关键词：电容型设备；介质损耗角；在线监测前言：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。
通过监测介质损耗角的变化可以反映受潮、劣化变质等缺陷，测量介质损耗角是研究绝缘老化特征及在线监测绝缘状况的一项重要内容。
电器设备大部分事故都是由于绝缘问题引起的，通过及时的对电气设备的介质损耗角进行在线监测，可以及时发现绝缘缺陷，及时保障电力设备的安全。
1.介质损耗角的测量及其原理 1.1介质损耗角的在线监测测量原理对于介质损耗角的测量有很多测量方法，在线监测系统是现在普遍应用的方式，通过在线监测介质损耗角的状况来判断电容型电气设备的绝缘性能。
国内外的介质损耗角在线监测系统一般就两种，集中式和分布式，是按照硬件结构进行分类的。
集中式监测系统的工作原理是，集中采集不同的模拟量，然后将数据记录在下来，再由系统主机直接进行数据储存和数据处理分析。
分布式监测系统的原理，是将监测分为很多层面，分为监测层、控制层和信息层，实现分层分布式结构。
分布式结构比集中式结构的优点多一些，可以避免信号失真问题，维修起来比较简单，扩展性程度比集中式结构高。
基于DPS的变电站容性设备介质损耗角在线监测---夏梁
摘要20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。
数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。
在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。
由于现代国民经济对电力供应的依赖性日益增大，停电事故造成的后果和损失越来越严重。
在线监测高压电容型设备的介质损耗角(简称介损) 可以有效的判断设备的绝缘状况。
为了提高电力系统高压电气设备监测的安全性、可靠性及信息化指标，研究了一种基于DPS芯片的新型高压电容型设备介损在线监测系统。
可以实时掌握设备运行状态。
系统采用绝对比较法来测量介损，并采用RS485通讯模式实现远程控制和数据传输。
监测终端将采集到的数据进行放大、滤波、模数转换后通过RS485传输到主机，最后由专家软件对设备的绝缘性能进行判断。
试验结果表明，该系统介损测量的可信度、精确度和稳定度比传统仪器有很大提高，具有较大的使用和推广价值。
关键词： DPS芯片介质损耗角在线监测绝对比较法 RS485ABSTRACTSince the nineteen sixties, along with the computer and the rapid development of information technology, digital signal processing technology, emerge as the times require and gets a rapid development. Digital signal processing is through the use of a mathematical skills to perform the conversion or extraction of information, to deal with real signals, these signals by digital sequence. In the past twenty years, the digital signal processing in telecommunications and other fields has been widely applied. TI, Freescale and other semiconductor manufacturers in this field is very strong.Modern national economy on the dependence of the power supply increases day by day，Outage the consequences caused bythe accidents and loss more and more serious，High voltage capacitor online monitoring of the equipment can be effective dielectric loss Angle of the insulation of the equipment condition Judge，In order to improve the high voltage electrical equipment monitoring power system of safety, reliability and informatization index，A new study of high voltage capacitor dielectric loss equipment on-line monitoring system ，which is based on DPS.Can real time control of the running state of the equipment。
介质损耗角正切值的测量ppt课件
15
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• 7、将电压降至零，切断电源。记录数据，各旋钮 复零。
• 8、tanσ调至Ⅱ档，重复6、7。
12
影响tgδ测量结果的因素
1、温度的影响 • 一般绝缘的tgδ值均随温度的上升而增加。 • 一般来说，对各种被试品，不同温度下tgδ的值是
不可能通过通常的换算式获得准确的换算的，应 尽量争取在差不多的温度条件下测出tgδ值，并以 此来作相互比较。 • 通常都以20℃时的作为参考标准，为此，一般要 在10~30℃范围内测量。
❖ 通过测量tgδ值可以发现绝缘的分布性缺陷. ❖ 若 缺 陷 部 分 在 整 个 绝 缘 中 的 体 积 较 大 ， 则 测 量 tg
容易发现绝缘的缺陷。
❖如果绝缘缺陷是集中性的（非贯穿性的），或缺陷 部分在整个绝缘中占很小的体积，则该方法不很有 效.
用于对套管、电力变压器、互感器和某些电容器的 测量.
介质损失角正切值tg的测量xi?ri?ci?cxrxrc?当电气设备绝缘整体性能下降如普遍受潮脏污或老化以及绝缘中有间隙发生局部放电时流过绝缘的有功电流分量当电气设备绝缘整体性能下降如普遍受潮脏污或老化以及绝缘中有间隙发生局部放电时流过绝缘的有功电流分量irx将增大tg也增大
基本原理
• 电介质在电场作用下产生能量。
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试验方法
• 仪器：西林电桥或 介质损耗测量仪
• 西林电桥 • 电桥的四个臂： • CN—标准电容器 • ZX—被试品 • C4—可调电容 • R3— 可调电阻
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介质损耗角正切值的在线监测
绝缘在线监测损耗因数tgδ的方法很多，如电桥法、全数字测量法等，常用的方法是监测绝缘体的泄漏电流及PT信号，通过计算泄漏电流和电压的相角差而得到介质损耗角正切值tgδ的数值。
其测量原理大都使用硬件鉴相及过零比较的方法。
目前的绝缘在线监测产品基本都是用快速傅立叶变换（FFT）的方法来求介损。
取运行设备PT的标准电压信号与设备泄漏电流信号直接经高速A/D采样转换后送入计算机，通过软件的方法对信号进行频谱分析，仅抽取50Hz的基本信号进行计算求出介损。
这种方法能消除各种高次谐波的干扰，测试数据稳定，能很好地反映出设备的绝缘变化。
但由于绝缘体的泄漏电流非常微弱，而且现场的干扰较大，要准确监测绝缘体的泄漏电流比较困难。
因此，要实现绝缘损耗因数tgδ的在线监测，必须解决微弱电流的取样及抗干扰问题。
一、电桥法
电桥法在线监测tgδ的原理图如4-2所示，由电压互感器带来的角差，可通过RC移相电路予以校正。
然而角差会随负载大小等因素的影响有所变动，所以校正也不可能是很理想的。
电桥中R3，C4的调动可以手动，也可以自动。
由于是有触头的调节，为了长年的使用，必须选择十分可靠的R3，C4可调节元件。
电桥法的优点是，它的测量与电源波形及频率不相关；其缺点是，由于R3的接入，改变了被测设备原有的状态。
为了安全，还要装有周密的保护装置。
图4-2 电桥法在线监测tgδ原理图
C x——试品；C0——标准电容器；PT——电压互感器；G——指零仪
二、全数字测量法
全数字测量法又称数字积分法，这是一种用A/D转换器分别对电压和电流波形进行数字采集，然后根据傅里叶分析法的原理进行的数字运算，最终可以求得tgδ值。
被测设备的电压信号由同相的电压互感器PT提供，或再经电阻分压器输出。
电流信号由电容式套管末屏C x2接地线或设备接地线上所环绕的低频电流传感器CT获得。
由后者把电流信号转换为电压信号。
这种CT需要特殊设计，以使所产生的角差极小。
由于获取电流
信号方面的限制，全数字测量法仅限于使用在电容型设备上。
图4-3表示电压和电流信号的拾取。
(a)
I
C x
C x
PT
C 2C 1
图4-3 电压和电流信号的拾取 （a ）电压信号的拾取；（b ）电流信号的拾取
实际的电压波和电流波是含有谐波的周期性函数。
在电路原理中已阐明，当一个周期性函数f(t)，在满足狄里赫利条件时，它可以展开成三角形式的傅里叶级数：
0n n n 1f (t)a (a cos n t+b sinn t)ωω∞
==+∑ （4-1）
或 0n
n n 1f (t)A A sin(n t+)ωθ∞==+∑ （4-2）
式中，ω为基波角频。
现只取基波，即只取n=1的一个项，其中幅值
1A = （4-3）
各有关电路原理的书籍中均已证明了系数
T 102a f(t)cos tdt T
ω=
⎰ （4-4） 其中，T 为周期。
系数 T 102b f(t)sin tdt T ω=
⎰ （4-5） 111arctan(a /b )θ= （4-6）
对于流过试品的电流i （t ）和加在试品上同一个相的电压u(t)的两路信号，分别可以通过式（4-4）~（4-6）求得各自的电流及电压基波幅值I 1，U 1和基波相位θi 和θu 。
这样可得介质损失角正切
i u tan ()2πδδθθ≈=
-- （4-7）
所测介质的电容为
x 11C I cos /(U )δω= （4-8）
在理想条件下，根据采样定理的概念，A/D 的采样率不必取得很高，即可达到足够的准确度。
在此条件下，求系数a 1和b 1时的数字积分的运算工作量不大。
但是电力系统的频率f 允许在一定范围内变动（我国为（50±0.5）Hz ），尽管采样率可以很准确地达到一定值，但真正要实现同步采样是比较困难的。
同步采样是指被采样信号的真正周期T 等于等间隔采样周期T s 的整数倍。
不能实现同步采样就会产生非同步采样误差。
为了解决或减小这一误差，需在软件或硬件上另行采取措施，例如采样方法可采用准同步采样。
本法的优点是硬件系统比直接测量介质损耗角δ的方法简单。
此外，因只对基波进行运算，故等于对谐波进行了比较理想的数字滤波。