基于DSP+LabVIEW的特高壓驗(yàn)電器設(shè)計(jì)方案

隨著電力工業(yè)的發(fā)展和電網(wǎng)負(fù)荷需求的提高，我國正在大力發(fā)展特高壓、長距離輸電技術(shù)。高電壓導(dǎo)致強(qiáng)電場(chǎng)、電氣設(shè)備絕緣中的某些薄弱部分在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下發(fā)生局部放電，同時(shí)當(dāng)架空輸電線路表面的電場(chǎng)強(qiáng)度超過空氣分子的游離強(qiáng)度(一般在20～30 kV／cm)，氣體會(huì)發(fā)生電離，出現(xiàn)電暈放電。因此，為了保障電網(wǎng)線路的穩(wěn)定運(yùn)行和停電檢修時(shí)的安全。采用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)對(duì)輸電線路的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)具有重要意義。

　　目前國內(nèi)外500 kV電壓等級(jí)及其以下的驗(yàn)電技術(shù)已較為成熟，但隨著電壓等級(jí)的提高，目前采用長桿上套裝電容型驗(yàn)電器的驗(yàn)電方法已難以滿足特高壓輸電系統(tǒng)發(fā)展的要求；同時(shí)利用紅外成像儀、紫外成像儀、超聲波探測(cè)儀等檢測(cè)方法存在成本高、操作復(fù)雜、靈敏度低，并對(duì)早期的放電危險(xiǎn)難以預(yù)報(bào)，不能定量表示放電程度等缺點(diǎn)。而特高壓系統(tǒng)的絕緣要求更高，一般對(duì)地距離較遠(yuǎn)，尤其特高壓輸電線路塔架高、跨距大、檢測(cè)地點(diǎn)有時(shí)受到地理位置限制。檢測(cè)距離可能大于80 m，故需要一種靈敏度高、檢測(cè)距離遠(yuǎn)、成本低、易于掌握的特高壓放電檢測(cè)方法，根據(jù)紫外脈沖法在電氣檢測(cè)領(lǐng)域的研究經(jīng)驗(yàn)。采用基于紫外脈沖法的放電檢測(cè)技術(shù)。

　　通過極高靈敏度的日盲型紫外探頭，對(duì)高壓輸電線路的放電紫外光進(jìn)行連續(xù)的在線檢測(cè)，通過計(jì)數(shù)紫外脈沖數(shù)，并結(jié)合檢測(cè)得到的環(huán)境參數(shù)，從而監(jiān)測(cè)高壓輸電線路狀態(tài)。

　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及工作原理

　　基于紫外檢測(cè)法的智能型特高壓驗(yàn)電器系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)采用DSP作為現(xiàn)場(chǎng)智能型特高壓驗(yàn)電器的核心，其外圍由硬件電路組成，用于采集高壓輸電線路電暈放電信號(hào)，并將從紫外傳感器采集到的信號(hào)通過現(xiàn)場(chǎng)總線CAN傳送至上位機(jī)，上位機(jī)管理系統(tǒng)軟件由L-abVIEW開發(fā)，主要完成特高壓驗(yàn)電器檢測(cè)參數(shù)的顯示和信號(hào)分析處理功能。

圖1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

　　2 傳感器的選型

　　紫外線的波長范圍是10～400 nm，太陽光中也含紫外線。波長大于280 nm的部分被稱為UV-C，幾乎全部被大氣中的臭氧吸收，因此通過大氣傳輸?shù)?8％是315～400 nm的UV-A，2％是280～315 nm的UV-B，低于280 nm的波長區(qū)間稱為太陽盲區(qū)。高壓輸電線路放電產(chǎn)生的紫外線大部分波長在280～400 nm之內(nèi)，也有小部分波長在230～280 nm之內(nèi)，探測(cè)這部分波長的紫外線，可作為判斷放電的依據(jù)。

　　采用特定的紫外傳感器，利用太陽盲區(qū)，使儀器工作在波長185～260 nm，而對(duì)其他頻譜不敏感，去除可見光源的干擾。紫外傳感器光譜響應(yīng)特性的上限取決于陰極材料表面的功函數(shù)，必須大于4．1eV，一般用W、Mo、Ni等做陰極材料；下限取決于管殼材料透紫波長，透紫玻璃的極限波長是185 nm，適合應(yīng)用。