基于超高频法的GIS局放在线监测软件的设计与研发

摘要

随着社会经济的发展和人类生活水平的不断提高，对电气设备可靠性的要求也越来越高。由于电气设备的绝缘问题，导致经常出现严重的停电事故。通过局部放电的在线监测技术，可在绝缘劣化的初期发现绝缘缺陷，从而有效预防绝缘事故的发生，维护电力系统的稳定。因此，研制高压电力设备局部放电在线监测软硬件系统具有重要意义。本文针对高压GIS局部放电超高频检测系统，开发了相应的局部放电在线监测软件。
　　 首先根据GIS局部放电在线监测的意义与当前国内外发展现状，阐述了GIS局部放电检测的方法。针对目前GIS局部放电在线监测设各种类繁多，其原理与检测方法各不相同，且软件主要针对某一特定设备进行定制开发的现状，本文采用企业平台化架构软件开发模式，从系统角度整合相关功能，从满足用户实际需求出发，以期达到减轻检测与分析人员工作负担之目的。
　　 在上述基础上，构建了高压GIS局部放电在线监测软件的设计框架;采用VC++软件开发工具，根据局部放电在线监测需求，对RS-485、以太网、PCI、CAN通信方式进行了设计与开发，开展了相应功能的软件设计;鉴于MATLAB在工程实验及应用中有着强大功能，软件设计过程中结合VC++与MATLAB各自特点，预留数据通信接口，以满足后续局部放电在线监测数据分析与故障诊断需求。
　　 采用基于统计特征的局部放电模式识别方法，对采集到的局部放电信号进行图谱分析显示，包括相位-放电量-最大放电量((ψ)-q-qmax)、相位-放电量-放电次数（(ψ)-q-n）构成的火焰图、时间-放电次数(t-n)组成的放电趋势图。并采用三维可视化技术，对相位-放电量-放电次数进行显示。
　　 最后，对软件进行了严格验证测试，依据软件验证测试原则与方法，进行用户界面测试与功能动态测试;采用C++ Test专业测试软件，对代码进行相关静态测试;搭建了一套系统测试环境，模拟相关外围设备进行数据的收发与显示。测试结果表明，本软件可用于高压GIS局部放电在线监测并为基于matlab的数据分析与故障诊断技术提供了接口，同时软件具有一定的通用性，可进一步升级为其他电力设备如变压器、高压电缆附件等设备局部放电在线监测软件。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 GIS局部放电检测方法的现状

1．3 GIS局部放电在线监测软件的发展趋势

1．4 本论文的主要工作

第2章 GIS局部放电在线监测软件方案设计

2．1 局部放电在线监测软件技术要求

2．2 软件平台化设计

2．2．1 传统行业的启示

2．2．2 软件平台化设计的意义

2．2．3 GIS局部放电在线监测软件平台化设计

2．3 开发工具的选取

2．3．1 LabVIEW

2．3．2 C++Builder/Delphi

2．3．3 VB

2．3．4 Visual C++

2．3．5 开发工具的确定

2．4 数据通信方式方案设计

2．4．1 工业以太网

2．4．2 RS-485串口

2．4．3 PCI总线

2．4．4 CAN

2．4．5 通讯方式的确定

2．5 软件系统的结构设计

2．6 本章小结

第3章 GIS局部放电在线监测软件模块设计

3．1 用户登陆模块设计

3．2 数据通信模块程序设计

3．2．1 以太网通信程序设计

3．2．2 PCI通信程序设计

3．2．3 RS-485通信程序设计

3．3 在线监测数据处理设计

3．4 图形显示模块程序设计

3．4．1 相位-放电量-最大放电量图

3．4．2 相位-放电量-放电次数图

3．4．3 放电趋势图

3．4．4 局放信号三维统计图谱设计

3．4．5 特征参数统计图谱

3．5 特征参数计算与报表输出设计

3．5．1 表征局部放电的统计特征参数的定义

3．5．2 局部放电统计特征参数计算的程序设计

3．5．3 特征统计参数报表输出

3．6 数据库模块设计

3．6．1 数据库建立

3．6．2 数据库数据操作

3．6．3 数据库历史数据管理

3．7 MATLAB接口模块设计

3．8 本章小结

第4章 GIS局部放电在线监测软件测试

4．1 测试原则

4．2 测试目标

4．3 测试方法及设计

4．4 测试环境与内容

4．4．1 静态测试

4．4．2 用户界面测试

4．4．3 通信接口测试

4．4．4 系统测试

4．5 测试结论

4．5．1 基本信息

4．5．2 工作量信息

4．5．3 测试项信息

4．5．4 阶段成果物

4．5．5 阶段缺陷分布

4．6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录

附录B 攻读硕士学位期间参加的研究课题