【正文】 其中1號變中的B相、C相介損與電壓的關(guān)聯(lián)度大于A相的關(guān)聯(lián)度，絕緣老化的程度更為嚴(yán)重一些。 2014年10月22日至10月23日兩天 1號變和 2號變A相套管的介損在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，、環(huán)境溫度和濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)。 （）式（）為xj序列對序列x0的關(guān)聯(lián)度，其與參考序列x0變的化態(tài)勢越接近關(guān)聯(lián)度越大。為便于分析，保證各因素具有等效性和同序性，數(shù)據(jù)應(yīng)規(guī)范處理，常用初值化、均值化、區(qū)間值化和歸一化等方法。因此，對于測量數(shù)據(jù)的進一步分析處理，可通過灰度關(guān)聯(lián)理論，具體分析診斷步驟如下：1）構(gòu)造參考序列與比較序列。 監(jiān)測系統(tǒng)采樣的波形（曲線1為B相SU測量電壓波形，曲線2為B相母線電壓波形）Fig. Sampling waveform of the monitoring system(Curve 1 is the SU’s measured voltage waveform of phase B, curve 2 is the bus voltage waveform of phase B)為了進一步表征系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，與其他采集方式的數(shù)據(jù)進行了對比分析，選取某天測量的母線電壓、溫度、濕度等測量數(shù)據(jù)。通過在腳本中引用該控件對象，并賦予相應(yīng)控件的屬性值，就能形象、直觀的展示設(shè)備運行信息變化規(guī)律， 控件生成的設(shè)備介質(zhì)損耗監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線圖。（3）信息查詢實現(xiàn) 信息查詢結(jié)果的 Web 頁面運行監(jiān)測主界面Fig. The web page operation monitoring main interface of the information query results監(jiān)測系統(tǒng)通過定時采樣或強制采用等方式獲取的設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，利用智能算法或者歷史數(shù)據(jù)對比等方法進行信息分析計算，計算結(jié)果以及其他相應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括電壓、泄露電流、溫度、濕度等信息，都將與采樣時刻存儲在數(shù)據(jù)庫中，如何高效率的實現(xiàn)上述海量數(shù)據(jù)的查詢也是系統(tǒng)的關(guān)鍵。用戶在獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)使用權(quán)限后，既可以使用系統(tǒng)分配的初始用戶名和密碼，也可以自行對密碼修改，而如果一旦出現(xiàn)非法登陸或者輸入過程出錯的情況，系統(tǒng)將提示相應(yīng)的錯誤信息和指示，幫助用戶完成正確的登錄和更改。而得到的設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和處理則通過安裝在客戶端上的在線監(jiān)測軟件進行實時和連續(xù)的處理，并且可以利用Web應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)信息查詢。而ASP雖然同樣屬于中間件模式，相對于服務(wù)器擴展模型，ASP還有以下優(yōu)點[61]：（1）和HTML文件完全融合；（2）創(chuàng)建簡單，其實現(xiàn)不需借助其它編譯以及鏈接程序；（3）面向?qū)ο笄铱赏ㄟ^ Active Server 進行對象擴展。 而本文建立的在線監(jiān)測系統(tǒng)信息查詢系統(tǒng)采用了瀏覽器/服務(wù)器（B/S）模式，基于該模式的監(jiān)測查詢系統(tǒng)可以有效避免上述客戶機/服務(wù)器中的缺點，屬于受客戶機模式，這種模式的優(yōu)點是便于變電站操作人員管理維護，省略了客戶端安裝，具有開發(fā)時間短、更新快的特點，而且該平臺的開放性和開發(fā)效率都較高。由于設(shè)備絕緣狀況變化相對較為緩慢，一般采用定時采樣方式，而操作人員可以根絕設(shè)備不同運行時期或者檢修等需要，采用強制采用方式。 在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向圖Fig. Data flow of the online monitoring system and diagnostic system而登陸系統(tǒng)運行監(jiān)測界面，需要身份認(rèn)證。計算分析軟件主要采用諧波分析方法，其主要基于修正理想采集頻率，通過多次測量計算設(shè)備運行信息，結(jié)合復(fù)合濾波法[59]，排除單次測量帶來的隨機性干擾。從而使數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)自身保持了數(shù)據(jù)生成、保存以及維護等功能的獨立性，也避免了一些非規(guī)范操作，極大提高了數(shù)據(jù)庫管理的安全可靠以及程序的獨立性。而根據(jù)圖模一體化實現(xiàn)思想，在修改該設(shè)備圖元參數(shù)時，數(shù)據(jù)庫中也將存儲相應(yīng)的記錄。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)的方式是以數(shù)據(jù)庫的形式，數(shù)據(jù)庫存儲方式具有跟程序相對獨立、兼容性好等特點。該方法自動化程度高，工作量相對較少，便于操作，工作人員只需要簡單的培訓(xùn)就能直接操作圖元，這種方法將因人工操作帶來的錯誤大大減小，同時，該方法還可以自動添加數(shù)據(jù)庫記錄和圖元與數(shù)據(jù)庫的自動綁定，修改、維護方便。目前主要有以下兩種方式建立系統(tǒng)的方法。由于不同的監(jiān)測設(shè)備有不同的檢測內(nèi)容以及監(jiān)測方法，因此不同設(shè)備間圖元屬性也彼此不盡相同，因而，為達到區(qū)別不同的設(shè)備，在定義了圖元結(jié)構(gòu)基本屬性的基礎(chǔ)上，還必須進行其他諸如電壓等級、采集通道等參數(shù)屬性的定義?；A(chǔ)圖元負責(zé)基本圖形結(jié)構(gòu)的生成、修改和顯示等，包括圖形連接點、線、字符注釋和變壓器連接方式標(biāo)注等。為達到軟件面向用戶、人機交互友好、操作界面直觀等可視性的要求，采用一次設(shè)備接線圖的設(shè)計方式，實現(xiàn)設(shè)備調(diào)度信息和監(jiān)測信息的一體化顯示，能夠突出被檢測設(shè)備狀況，這也是在線監(jiān)測系統(tǒng)未來的一個發(fā)展方向。 在線監(jiān)測軟件主要采用模塊化思想，采用該思想可以實現(xiàn)模塊功能獨立，通過接口通信方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互傳遞，并且盡量降低系統(tǒng)各功能模塊間的接口，這可使不同模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸大大減小，加強系統(tǒng)各模塊的獨立性，使得軟件升級和維護更為簡便，簡化軟件后續(xù)操作復(fù)雜性。（2）將采集的數(shù)據(jù)利用總線傳輸方式發(fā)送給后臺存儲器，并利用智能算法以及橫向、縱向?qū)Ρ确治鲈O(shè)備運行監(jiān)測狀態(tài)，并具有歷查詢功能。首先對氣體放電管與壓敏電阻（MOV）混合保護電路的原理進行了講解和優(yōu)勢分析，并詳細介紹了智能處理單元和信號采集單元的器件選型和功能分析介紹，最后對通訊模塊組成及其通訊協(xié)議進行了介紹和講解。 IPU 通信電路硬件圖Fig. The hardware diagram of IPU’s munication circuit① 通信協(xié)議我們采用了基于ModBus的通信協(xié)議，該通信協(xié)議能保證智能處理單元準(zhǔn)確可靠的與監(jiān)測主機通信。此外，MAX1480B驅(qū)動器還具有短路保護功能，使其運行功耗不致過大。（3）通信單元設(shè)計RS485總線是一種適用于現(xiàn)場通信的總線，其主要采用多點、雙向及數(shù)字化的通信方式。先進行低8位數(shù)據(jù)讀取，并通過鎖存器鎖存來存取高6位數(shù)據(jù)。MAX125是一款具有采集速度快、通道多等優(yōu)點的14位A/D同步采樣芯片，內(nèi)部有采樣保持器（T/H）和多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（MUX）。因此，我們選擇該芯片作為主控制芯片。對兩種保護方案的實驗數(shù)據(jù)進行對比分析可知，混合保護單元保護方案明顯優(yōu)于單獨的放電管保護。隨著浪涌電壓的升高，加在壓敏電阻上的電壓不斷攀升，當(dāng)浪涌電壓達到放電管的擊穿電壓時，放電管擊穿導(dǎo)通，形成弧光放電。 氣體放電管保護單元示意圖Fig. The schematic diagram of the gas discharge tube protection unit第二種是混合保護單元。當(dāng)施加在放電管上的電壓超過其耐壓水平時，放電管就會被擊穿，其絕緣介質(zhì)由絕緣高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通低阻態(tài)，形成放電接地的回路，泄放過電流，確保安全。（2）保護回路的設(shè)計高壓電容設(shè)備因末屏開路而產(chǎn)生的過電壓對二次測量系統(tǒng)的危害很大，因此，在線監(jiān)測時，研究信號保護單元對串入末屏回路的分壓電容進行保護十分必要。這樣就多了一個測量介損角的途徑，我們就可以定性、定量地全面掌握設(shè)備的絕緣狀態(tài)。課題組經(jīng)過查閱大量資料，決定通過采用電容分壓提取末屏接地電流的方案。由于采樣時差可以預(yù)估，這種方法還可用于相距較遠距離的同步采樣， 所示。當(dāng)上位機發(fā)送 A/D 啟動準(zhǔn)備命令后，下位機 CPU 打開控制門，關(guān)閉通信控制器，通過上位機對 A/D 進行啟動，在完成了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，通過外部中斷 0（INT0）通知 CPU 讀取 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。電容型設(shè)備絕緣在線監(jiān)測中，需要監(jiān)測的量較多，而其中監(jiān)測量和電容量的測量都需要電壓相位作為參考，如果采樣不同步，將很難準(zhǔn)確計算這些量，或造成較大測量誤差。其通過RS485總線控制下層的信號采集單元讀取數(shù)據(jù)，然后將采集數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)服務(wù)器，進行下一步的存儲和處理操作。根據(jù)功能，可將整個監(jiān)測系統(tǒng)分為監(jiān)測層、控制層和信息層三層。通過大量研究分析，課題小組研制了一套基于分層分布式的電容型設(shè)備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，為發(fā)現(xiàn)電容型設(shè)備絕緣問題，提高在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用水平打下了基礎(chǔ)。首先對傳統(tǒng)的諧波分析法基本原理進行了分析介紹，分析了諧波分析方法中普遍存在的頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)等不可避免問題，接著針對存在的問題，提出了基于加窗插值的諧波分析改進算法，并通過MATLAB進行了仿真驗證。由以上分析，當(dāng)不能整周期采樣時，基波參數(shù)的測量會受到諧波含量變化的影響。設(shè)系統(tǒng)采樣率為1kHz，采集5個基波周期以上信號，為了保證不會產(chǎn)生較大的量化誤差，采用12 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器 [5152]。(5) 計算。 (3) 計算電壓電流信號與。 加窗算法的應(yīng)用 加窗算法具體實施過程其在介損角的在線測量中的具體實施過程如下：(1) 合理余弦窗函數(shù)的選擇。從圖中可知，余弦窗的個數(shù)值越大，分解后的信號旁瓣衰減越快，頻譜泄漏的受到極大抑制，與此同時，信號主瓣寬度卻會隨值的增大而增大，因此，值不能選得太大。此外，有研究和分析表明，提高系統(tǒng)的采樣頻率可以相應(yīng)的減小頻率泄漏的誤差，但提高系統(tǒng)的采樣頻率會對硬件提出更高的要求，會使系統(tǒng)的經(jīng)濟型變差。另外，如果采樣是非同步的，則各諧波分量的頻率不再是基波頻率的整數(shù)倍，而是有一部分落在了整數(shù)倍頻率之間，結(jié)果得不到離散傅立葉變換（DFT）后各諧波分量的準(zhǔn)確頻率值，而只能用臨近的頻率值等效，即柵欄效應(yīng)。加矩形窗后，原來在處的一根譜線，就變成了以為中心的，幅值振蕩并逐漸衰減的連續(xù)譜線，即信號頻譜“泄漏”到了其它頻率處。由于FFT的理論計算推導(dǎo)與實際中的應(yīng)用不完全一樣，因此諧波分析法在實際應(yīng)用時會產(chǎn)生頻譜泄露的問題。根據(jù)諧波分析法的基本原理，設(shè)，則信號的基波分量為： () ()令： ()式中，、分別表示基波分量的相角，被測介質(zhì)的介損因數(shù)可表示為： ()將式()代入式()可得， ()由上式可知，的計算只與基波參數(shù)有關(guān)，受高次諧波干擾的影響很小，結(jié)果穩(wěn)定性和檢測精度都比較好。3 諧波分析法本章首先對當(dāng)前在線測量的主要算法—諧波分析法的基本原理進行了介紹，然后對其在實際應(yīng)用存在的頻譜泄漏問題和柵欄效應(yīng)進行了分析，最后提出了基于加窗的諧波分析改進算法，并對其進行了仿真計算。諧波分析法的優(yōu)點是硬件實現(xiàn)簡單，對高次諧波有較好的抑制作用。設(shè)被測兩路電壓信號分別為： () ()式中表示介質(zhì)損耗導(dǎo)致的相位差，則在任意時刻二路信號之間壓差為： ()設(shè)，則： ()當(dāng)t=0時: ()即： ()如果相位差較小，電壓差可改寫為： ()對（）式求導(dǎo)，可得： ()令導(dǎo)數(shù)為 0，可得。 過零相位比較法原理圖Fig. Schematic diagram of the paring zero passage phase method通過在線取樣得到的電流、電壓信號不可避免的含有一些高頻干擾量，經(jīng)過低通濾波后，濾掉高頻信號，只剩標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號，然后進入比較器，信號通過比較器被整形為方波，容易處理的方波信號經(jīng)過數(shù)字電路計算轉(zhuǎn)化得到值。但該方法存在移相、延時或非同步采樣誤差等缺點，需額外的措施來減小或消除各因素的干擾[4042]。 但是為避免參考向量的相位漂移的影響，系統(tǒng)需要增加硬件調(diào)節(jié)電路，經(jīng)濟型變差。系數(shù) () ()通過式()~()分別求取流過設(shè)備的電流和加在設(shè)備上對應(yīng)相的電壓的基波幅值、和基波相位、則介損因數(shù)可表示為： ()測得的介質(zhì)的電容為 () 該方法的優(yōu)點是硬件系統(tǒng)相對于直測介損角更簡單。被測電容型設(shè)備泄漏電流信號通過低頻電流傳感器獲得，傳感器位于設(shè)備接地線上，電壓信號通過電壓互感器PT提供。為了保證可靠性并實現(xiàn)長時間使用， 、必須選的十分可靠。 電橋法。其具體操作方法是：首先對電壓互感器中的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號與設(shè)備的泄漏電流信號進行提取；接著將信號引入高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，進行數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換后送入上位機；最后通過MATLAB等數(shù)據(jù)分析軟件對信號進行頻譜分析，并從中取出50Hz的基波信號進行計算求得介損角?？衫媒橘|(zhì)的這個特性查找絕緣介質(zhì)材料內(nèi)部缺陷。（3）濕度的影響介質(zhì)損耗因數(shù)會隨著環(huán)境濕度的增加而增大。（2）溫度的影響 ，但介質(zhì)損耗因數(shù)還與溫度密切相關(guān)。影響介質(zhì)損耗因數(shù)的的因素主要有下面幾類： （1）交變電場頻率在外部交變電場影響下的電介質(zhì)介質(zhì)損耗因數(shù)為： ()式中：為電導(dǎo)率；為電子位移極化的相對介電系數(shù)；為靜態(tài)介電系數(shù)； 為真空介電系數(shù)； 為相對介電系數(shù)；為松弛時間。這種極化現(xiàn)象，稱為界面極化。③ 偶極子轉(zhuǎn)向極化當(dāng)外部電場作用為零時，由于介質(zhì)內(nèi)部分子的不規(guī)則熱運