基于MSP430F149的絕緣子遙測系統(tǒng)設(shè)計

故流過任意形狀絕緣子表面的泄漏電流為：

式中：EL為沿爬電路徑的平均電場強(qiáng)度。
圖1所示曲線為自然污穢絕緣子交流閃絡(luò)過程的典型示波圖(升壓法)，從運(yùn)行中對污穢絕緣的監(jiān)視和預(yù)報角度出發(fā)，可將其分成三部分。如果以閃絡(luò)電壓為基準(zhǔn)的標(biāo)么值表示，A點和B點的電壓標(biāo)么值分別為O．5和O．9，A點之前稱為非預(yù)報區(qū)，A～B之間稱為預(yù)報區(qū)，B點之后至閃絡(luò)為危險區(qū)。

從示波圖可以看出，自然污穢絕緣子泄漏電流的特點是出現(xiàn)在預(yù)報區(qū)的泄漏電流呈不穩(wěn)定狀態(tài)，常以脈沖群出現(xiàn)，并伴有局部的電弧形成和熄滅，預(yù)報區(qū)的泄漏電流脈沖群幅值多為幾十至幾百毫安，其寬度常為幾個至幾十個周波。
正因為污閃的發(fā)生要經(jīng)歷以上幾個階段，使得通過在線監(jiān)測絕緣子的泄漏電流幅值和脈沖數(shù)及環(huán)境參數(shù)來估計絕緣子的污穢程度，并在污閃發(fā)生之前給出預(yù)警成為可能。

2 遙測系統(tǒng)總體方案設(shè)計
在輸電線路的被監(jiān)測桿塔上安裝一臺數(shù)據(jù)監(jiān)測分機(jī)，自動采集、處理該桿塔上絕緣子串的泄漏電流及其環(huán)境溫濕度等信息，并將其通過打包存儲并定期通過GSM網(wǎng)絡(luò)以點對點短消息(SMS)方式或通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)方式傳送給遠(yuǎn)方系統(tǒng)主機(jī)。在總站安裝一臺系統(tǒng)主機(jī)，接收分機(jī)發(fā)來的有關(guān)數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行分析、判斷、處理。同時系統(tǒng)主機(jī)設(shè)置有網(wǎng)絡(luò)接口供有關(guān)部門進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)信息查詢。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 數(shù)據(jù)監(jiān)測分機(jī)設(shè)計
3．1 數(shù)據(jù)監(jiān)測分機(jī)工作原理
數(shù)據(jù)監(jiān)測分機(jī)的工作原理：分機(jī)循環(huán)采集桿塔上各路絕緣子串泄漏電流。首先泄漏電流信號經(jīng)過電壓、過電流保護(hù)后由屏蔽電纜引入泄漏電流傳感器，經(jīng)傳感器放大后進(jìn)入信號調(diào)理電路，在調(diào)理電路中信號先經(jīng)抗干擾抑制處理，然后被變換成電壓信號，并經(jīng)過濾波處理和PGA增益放大后送入高速A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而得到一系列各路信號的采樣值。這些采樣值經(jīng)計算處理后即得到泄漏電流的幅值和不同幅值區(qū)段的脈沖數(shù)。同時分機(jī)還采集桿塔現(xiàn)場的環(huán)境溫濕度等數(shù)據(jù)信息，這些信息經(jīng)打包處理后存入E2PROM中。
分機(jī)數(shù)據(jù)信息利用GSM數(shù)據(jù)通訊模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)以短消息方式傳送給系統(tǒng)主機(jī)。正常情況下分機(jī)定期主動發(fā)送信息，一旦污穢過度，分機(jī)立即發(fā)送告警和錄波信息。
分機(jī)采用太陽能電池板加蓄電池的供電方式。分機(jī)硬件原理框圖如圖3所示。

3．2 微處理器的選擇