專利名稱：一種電力變壓器繞組參數(shù)在線實時辨識裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電力變壓器技術領域，涉及一種電力變壓器繞組參數(shù)在線實時辨識裝置， 用于對電網(wǎng)中運行變壓器狀況做出故障預警、提前檢修、故障停運，確保變壓器可靠工作， 實現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定可靠運行。
背景技術：
變壓器的安全運行一直是電力行業(yè)重點關注的關鍵問題之一，從新產(chǎn)品投運前的型式試 驗到運行過程中的定期檢修和在線監(jiān)測每一環(huán)節(jié)都至關重要，在方式上總體分為兩類 一類 是變壓器停止運行后的檢驗；另一類是變壓器運行期間的在線監(jiān)測。作為變壓器的被檢對象 一般分為三大類阻抗參數(shù)，油質和內(nèi)部局放量。上述檢驗對象對應變壓器內(nèi)部不同參數(shù)， 不可互相替代。停電檢驗給電網(wǎng)造成經(jīng)濟損失巨大，不宜開展；油中氣體和局部放電檢測易 受干擾、判據(jù)復雜，在工程中不宜實施。目前迫切需要一種可靠性高、易于實施的、運行經(jīng) 濟的檢驗法。
繞組故障在變壓器故障中所占比例最大，變壓器在入網(wǎng)前的短路阻抗試驗是當前公認的 一項必檢內(nèi)容，國家質檢中心規(guī)定被試變壓器短路阻抗變化范圍在5%以內(nèi)為合格。目前阻抗 測量均為停電檢測，而且不能對由繞組變形帶來的故障進行定位識別和定量分析，給電網(wǎng)穩(wěn) 定運行帶來巨大隱患。

實用新型內(nèi)容
針對現(xiàn)有變壓器檢驗和監(jiān)測中存在的問題，本實用新型提出了一種電力變壓器繞組參數(shù) 在線實時辨識裝置，根據(jù)變壓器繞組的漏感和電抗在正常運行時，外部故障及勵磁涌流不發(fā) 生變化，而在變壓器內(nèi)部故障時要發(fā)生變化的特性，應用基于遞推最小二乘法的辯識理論， 通過對變壓器三相電壓、電流的測量來辨識繞組的阻抗，構成系統(tǒng)辨識的"灰箱"模型。把 辯識結果對比正常時的三相繞組的阻抗，可以發(fā)現(xiàn)繞組是否異常及故障發(fā)生的部位，保證變 壓器元件得到及時維修、更換，防止變壓器非正常退出運行。
該電力變壓器繞組參數(shù)在線實時辨識裝置，該裝置包括電源單元、通訊單元、數(shù)據(jù)采集單 元、顯示單元、中央處理單元，所述的數(shù)據(jù)采集單元，包括電壓互感器、電流互感器、信號
調理電路和A/D轉換芯片，現(xiàn)場變壓器的電壓量、電流量分別經(jīng)電壓變換器和電流變換器以 后進入數(shù)據(jù)采集單元，再經(jīng)過數(shù)據(jù)采集單元中的電壓互感器、電流互感器進行轉換，再經(jīng)信
號調理電路和A/D轉換芯片轉換成數(shù)字量，將數(shù)字量傳送給中央處理單元，所述的信號調理 電路包括運算放大電路和濾波電路；
所述的中央處理單元，包括嵌入式處理器和DSP處理器，兩處理器之間通過雙口 RAM連 接，實現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)數(shù)值計算處理，其中DSP處理器連接有時鐘芯片、EEPROM、看門狗以及有 源晶振，其中嵌入式處理器與串行通信接口、報警顯示燈、液晶顯示屏、按鍵連接；
所述的通訊單元，通過RS232或RS485或CAN總線將中央處理單元中處理完數(shù)據(jù)傳遞給 現(xiàn)場上位機；
所述的電源單元，由電源和電源轉換電路組成，將電源電壓轉換分別對中央處理單元、 數(shù)據(jù)采集單元供電；
所述的顯示單元是液晶顯示屏，嵌入式處理器對液晶顯示屏進行指令傳輸，實現(xiàn)圖形顯示。所述的CAN總線與現(xiàn)場上位機連接，由四部分所構成微處理器、CAN通信控制器、C緒 總線收發(fā)器和高速光電耦合器，微處理器負責CAN通信控制器的初始化，通過控制CAN通信 控制器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送通信任務，CAN通信控制器通過高速光耦后與微處理器相連， CAN總線收發(fā)器的CANH和CANL引腳各自通過一個5歐的電阻與CAN總線相連，CANH和CANL
與地之間并聯(lián)了兩個小電容，在兩根CAN總線接入端與地之間分別反接了一個保護二極管。
現(xiàn)場上位機中嵌入現(xiàn)場檢測軟件，遠程控制機中嵌入遠程監(jiān)控軟件，現(xiàn)場監(jiān)測軟件由"現(xiàn) 場數(shù)據(jù)通訊"和"參數(shù)曲線顯示"兩部分組成，軟件采用模塊化設計?，F(xiàn)場監(jiān)測軟件實現(xiàn)兩 大功能功能一是向遠程監(jiān)控軟件端發(fā)送變壓器運行狀況信息和接收遠程調用指令；功能二 是與現(xiàn)場變壓器信號采集單元進行數(shù)據(jù)通訊傳輸，完成現(xiàn)場上位機與信號采集裝置之間的電 壓量、電流量的串口數(shù)據(jù)通訊；通過遞推最小二乘法分析計算出變壓器繞組阻抗，對變壓器 的電壓量、電流量、繞組阻抗進行實時數(shù)據(jù)曲線顯示，并對繞組阻抗曲線進行阻抗值變化判 別，繞組阻抗值超過5%進行變壓器故障預警。
現(xiàn)場監(jiān)測軟件主界面中的菜單包括文件菜單、變壓器參數(shù)曲線菜單、運行菜單、窗口 選擇菜單、設置菜單。同時為了操作方便，設置了后退、前進、退出、設置串口快捷圖標。 在主界面右側為電阻、電抗值實時顯示區(qū)域。
"文件"菜單，可以實現(xiàn)文件的打開、存儲、另存為和退出程序功能。 "變壓器參數(shù)曲線"菜單，下面可以選擇的子菜單有"電流曲線界面"、"電壓曲線界面"
和"阻抗曲線界面"。"電流曲線界面"是電流的負荷曲線，反映電流信號的有效值，點擊放 大按鍵，彈出放大的實時電流曲線圖并可査看該項有效值、最大值、最小值參數(shù)。"電壓曲線 界面"反映的是20ms為一個周波的電壓實時曲線圖，同電流相同，點擊放大按鍵，可査看放 大曲線圖；"阻抗曲線界面"顯示阻抗曲線的數(shù)值隨時間變化的情況。在每個圖形內(nèi)，共畫出 參數(shù)值100點的記錄，畫滿100點后反復更新。
"運行"菜單包括開始接收數(shù)據(jù)，暫停接收數(shù)據(jù)控制項，主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)讀取操作。 "窗口選擇"菜單包括前進、后退，同時在菜單欄中也設置了后退和前進快捷圖標。 "設置"菜單包括"串口設置"、"參數(shù)設置"、"報警設置"。同時菜單欄中也設置了串口 設置快捷圖標，點擊圖標彈出串口設置對話框，進行串口選擇、波特率選擇、奇偶校驗選擇、 數(shù)據(jù)位選擇和停止位選擇設置；參數(shù)設置主要是對變壓器的參數(shù)進行設置，選擇該選項彈出 變壓器參數(shù)設置對話框，進行變壓器型號、容量、電壓等級、連接組別、變壓器相數(shù)、變壓 器變比、負載損耗、空載電流、阻抗電壓、系統(tǒng)時間、A相電壓互感器變比和電流互感器變比、 B相電壓互感器變比和電流互感器變比、C相電壓互感器變比和電流互感器變比設置；報警設 置是對變壓器報警參數(shù)值進行設置，當電抗值變化率大于設定值時，會發(fā)出自動報警信號， 提示工作人員進行及時檢修。
遠程監(jiān)控軟件由"界面部分"和"數(shù)據(jù)處理部分"組成。在遠程控制端顯示出變電站現(xiàn) 場上位機屏幕上的變壓器運行參數(shù)是十分重要的。通過內(nèi)存管理、圖形存取和圖像壓縮傳輸 技術，在遠程控制端發(fā)出指令后，現(xiàn)場上位機獲取屏幕信息，對圖象數(shù)據(jù)文件進行壓縮，通 過TCP/IP協(xié)議把處理后的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程控制端計算機并顯示出來。
(1)界面部分"關機及重啟設置界面"；"鍵盤鼠標上鎖及解鎖界面界面"；"網(wǎng)絡登陸驗 證界面"，包括輸入用戶IP地址、用戶名和密碼，進行數(shù)據(jù)驗證；"遠程登陸顯示界面"，將現(xiàn) 場工控機界面嵌入遠端監(jiān)控PC機提供父窗的指定位置上。
(2)數(shù)據(jù)處理部分數(shù)據(jù)處理部分包括遠程控制端與現(xiàn)場上位機的連接、驗證身份、接受現(xiàn) 場上位機傳輸過來的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析(區(qū)分是圖形還是操作信息)；創(chuàng)建窗口，將接收的 圖形進行數(shù)據(jù)處理解壓縮，顯示在窗口上；將鍵盤鼠標及關機重啟系統(tǒng)控制信息發(fā)送至現(xiàn)場 上位機。
本實用新型的有益效果是具有在線檢測、實時處理、利用數(shù)學算法辨識出變壓器阻抗 值的特點，能夠避免目前停機試驗檢測所帶來的諸多不便和損失。特別是當變壓器受外部電 網(wǎng)線路故障沖擊情況下，由外部故障對變壓器內(nèi)繞組產(chǎn)生沖擊影響時，能夠做到對變壓器短
路阻抗實時在線檢測，時時刻刻掌握變壓器內(nèi)部運行狀況，可實現(xiàn)對變壓器的實時分析和故 障預警，極大的提高了變壓器的穩(wěn)定可靠運行。


圖l本實用新型系統(tǒng)框圖2本實用新型辨識方法軟件流程圖； 圖3本實用新型數(shù)據(jù)采集流程圖4本實用新型的通訊軟件流程圖，(A)初始化子程序，(B)發(fā)送子程序，(C)接收 子程序；
圖5本實用新型的裝置結構示意圖； 圖6本實用新型的一個實施例原理圖； 圖7電源轉換電路圖； 圖8數(shù)據(jù)采集電路圖； 圖9A/D轉換電路圖； 圖10RS232總線通訊連接電路圖； 圖11 RS485總線通訊連接電路圖； 圖12 CAN總線通訊連接電路圖； 圖13液晶顯示器連接電路圖； 圖14信號調理電路；
圖15中央處理單元中的DSP處理器與外圍電路連接圖； 圖16中央處理單元中的嵌入式處理器與外圍電路連接圖中1電源單元、2數(shù)據(jù)釆集單元、3中央處理單元、4通訊單元、5顯示單元、6電 源開關、7顯示燈、8電源接口、 9 RS485總線接口、 10 CAN總線接口、 11以太網(wǎng)接口、 12 電流接口、 13電壓接口、 14背板。
具體實施方式
結合附圖對本實用新型做進一步描述
本實用新型的結構圖如圖5示，包括電源單元l、數(shù)據(jù)采集單元2、中央處理單元3、通 訊單元4、顯示單元5、電源開關6、顯示燈7、電源接口8、 RS485總線接口9、 CAN總線接
口 10、以太網(wǎng)接口 11、電流接口12、電壓接口13和背板14。
其電源單元1包括開關6和電源接口 8，電源單元1分別與數(shù)據(jù)采集單元2、中央處理單 元3、通訊單元4和顯示單元5相連；數(shù)據(jù)采集單元2包括電流接口 12和電壓接口 13;中央 處理單元3包括DSP處理器和嵌入式處理器、時鐘芯片、看門狗、EEPROM、有源晶振；通 訊單元4包括RS232總線接口 9、 RS485總線接口 10和CAN總線接口 11;各單元為插件式結 構，便于擴展，各單元間通過背板14上的總線進行連接；前面板包括顯示單元5、電源開關 6、顯示燈7。如圖7，由開關電源和電源轉換電路組成，提供+3.3V/lA、 +5V/1A、 +12V/0.1A、 -12V/0.1A、 +24￥/0.1八直流電，各供電回路分別獨立對地。+5￥經(jīng)由低通濾波電路、消噪電 路和電壓轉換芯片組成的電壓變換電路變換為+3.3V，再經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后給DSP處理器及相 關外圍電路供電，+5V給嵌入式處理器及相關外圍電路供電，+12V/-12V給運算放大器 TL082IP供電，+24￥給繼電器512-DC24V供電。
本實用新型的一個實施例的中央處理單元結構包括DSP處理器TMS320LF2407、嵌入式 處理器S3C44B0X、雙口RAM芯片IDT70261， DSP處理器TMS320LF2407的外圍電路為有源晶振、 看門狗Max705、時鐘芯片DS1307、EEPROM芯片MCM2814，時鐘芯片通過I2C總線連接到TMS320LF2407 的SCLS和SDAS引腳，給TMS320LF2407提供時間基準；E2PROM芯片通過I2C連接到TMS320LF2407 的SCL和SDA引腳，擴展TMS320LF2407的存儲空間；看門狗的RESET腳連接到TMS320LF2407 的RST引腳，防止裝置死機；嵌入式處理器S3C44B0X的外圍電路包括源晶振、看門狗Max705， 看門狗的RESET腳連接到S3C44B0X的RST引腳，防止裝置死機；雙口 RAM芯片IDT70261通過 數(shù)據(jù)總線、地址線和控制線，將DSP處理器TMS320LF2407和嵌入式處理器S3C44B0X連接起來，允 許兩個處理器同時從兩個端口高速讀寫數(shù)據(jù)。
本實用新型中數(shù)據(jù)采集單元的結構包括電壓互感器、電流互感器、信號調理電路和A/D 轉換芯片，由于采集的電流、電壓信號變化范圍很大，為了提高A/D變換的精度和采樣的分辨 率，把電氣量信號分成大信號和小信號兩組，采用不同的電流、電壓互感器來獲得，大電流、 電壓信號由空心互感器得到，小電流、電壓信號由鐵心互感器得到。從變壓器一次側、二次 側的電壓互感器和電流互感器獲取采樣電壓(0 500V)和采樣電流信號(0 100A)，電壓和電 流信號再分別經(jīng)裝置內(nèi)部高精密電壓和電流變換器進行變換后進行采樣，采樣信號經(jīng)積分電 路、跟隨電路、運算放大電路、濾波隔直電路、多路開關選通電路，變換成一定幅度的交流 電壓信號。具體的采集電路如圖8所示。信號調理電路包括運算放大電路和濾波電路，運算放 大電路由TL082芯片和跟隨電路組成，TL082的放大范圍為-12V到+12V;濾波電路采用RC阻容 濾波電路，如圖14所示；由AD7864內(nèi)的硬件電路進行多路開關選通，自動選擇轉換通道。本
實用新型裝置可承受采集最大電壓為500V、最大電流為100A。
AD7864是高精度12位模數(shù)轉換芯片，4路轉換通道同時采集，采樣速率為1.65us，轉 換電壓范圍為土10V或士5V，可自行選擇，采用+5V供電，低功耗僅為90mW。經(jīng)電壓計量變 換器變換后的電壓量和經(jīng)電流計量變換器變換后的電壓量經(jīng)AD7864-1模數(shù)轉換芯片轉換成 數(shù)字量，產(chǎn)生的數(shù)字量通過AD芯片12位總線傳送給DSP處理器TMS320LF2407，為電壓有 效值、電流有效值、繞組阻抗有效值的數(shù)值計算和處理做準備。具體A/D轉換電路見圖9。 本實用新型設計的采樣單元采樣輸入電壓范圍為0 500V，采樣輸入電流范圍為0~100A，具有 高速率、低功耗(僅消耗90mW)、 4路同時采集、實現(xiàn)12位高精度模數(shù)轉換、+5V方便供電 等特點。經(jīng)過主程序建立任務后，數(shù)據(jù)采集任務開始工作，根據(jù)額定的采樣頻率給定時器賦 值，當定時器產(chǎn)生中斷后，產(chǎn)生以寬度為50ns的低脈沖給CONVST作為AD轉換啟動信號。這 樣一片AD7864同時對4個通道采樣保持，并進行A/D轉換。當轉換完成后產(chǎn)生一個外部中斷 給CPU，啟動相應中斷服務程序，進行數(shù)據(jù)讀取，保存。由于進行A/D轉換采樣點的正確性 與系統(tǒng)頻率有著密切的關聯(lián)，所以要進行頻率跟蹤程序設計。
本實用新型中通訊單元可由三種方式實現(xiàn)，分別為RS232、 RS485、 C緒總線。通訊單元 主要傳輸經(jīng)DSP處理器運算處理后得到的電流、電壓的有效值，將有效值傳給上位機的接收 緩沖寄存器，上位機將接收緩沖寄存器里的值存儲到數(shù)據(jù)庫中，為歷史記錄査詢和計算變壓 器繞組阻抗做準備。
RS232通訊的實現(xiàn)，RS-232接口是目前最常用地一種串口通信接口。本實用新型采用DB-9 型9針的連接器，它的每根引針號都按規(guī)定連接RS-232所用的信號線，把數(shù)據(jù)終端與數(shù)據(jù)通訊 設備連接起來。由于DSP內(nèi)部包含了異步串行通信控制模塊，所以在通訊單元板上只需加上驅 動電路部分即可。驅動電路主要完成將SCI輸出的0 3.3V電平轉換成異步串口電平的工作。 轉換電平的工作由MAX232CPE芯片完成，但由于它是5V器件所以它同DSP間的信號線必須有電 平轉換。電平轉換芯片MAX232與DSP的連接如圖10所示。
RS485通訊的實現(xiàn)，電路原理圖見圖11， RS485串行總線接口標準以差分平衡方式傳輸 信號，具有很強的抗共模干擾的能力，允許一對雙絞線上一個發(fā)送器驅動多個負載設備。雖 然RS—485接口采用的是差分傳輸方式，具有一定的抗共模干擾的能力，但當共模電壓超過 RS—485接收器的極限接收電壓，即大于+12V或小于-7V時，接收器就再也無法正常工作， 嚴重時甚至會燒毀芯片和儀器設備。通過DC-DC將系統(tǒng)電源和RS-485收發(fā)器的電源隔離；通 過光藕將信號隔離，徹底消除共模電壓的影響。RS485接口芯片在使用、焊接或設備的運輸 途中都有可能受到靜電的沖擊而損壞。戶外的使用場合，接口芯片乃至整個系統(tǒng)還有可能遭
致雷電的襲擊。又由于信號在傳輸過程中會產(chǎn)生電磁干擾和終端反射，使有效信號和無效信 號在傳輸線上相互迭加，嚴重時會使通信無法正常進行。采用Maxl482EPD組成的通訊電路 很好的解決了這些問題，芯片的驅動器設計成限斜率方式，使輸出信號邊沿小要過陡，以不 致于在傳輸線上產(chǎn)生過多的高頻分量，從而有效地扼制干擾的產(chǎn)生。
CAN通訊的實現(xiàn)，本實用新型所設計CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點，采用S3C44B0X作為節(jié)點的 微處理器，在CAN總線通信接口中，采用PHILIPS公司的SJAIOOO和82C250芯片。SJAIOOO 是獨立CAN通信控制器，82C250為高性能CAN總線收發(fā)器。
如圖12所示為CAN總線系統(tǒng)智能節(jié)點硬件電路原理圖。從圖中可以看出，電路主要由四 部分所構成微處理器S3C44B0X 、獨立CAN通信控制器SJAIOOO、 C認總線收發(fā)器82C250 和高速光電耦合器6N137。微處理器S3C44B0X負責SJA1000的初始化，通過控制SJA1000實 現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務。SJAIOOO的AD0 AD7連接到S3C44B0X的P0 口， ^連接到 S3C44B0X的P2. 0， P2. 0為0時的CPU片外存貯器地址可選中SJAIOOO, CPU通過這些地址 可對SJAIOOO執(zhí)行相應的讀寫操作。SJAIOOO的^6 、 WR 、 ALE分別與S3C44B0X的對應引 腳相連，！NT接S3C44B0X的S^， S3C44B0X也可通過中斷方式訪問SJAIOOO。為了增強CAN 總線節(jié)點的抗干擾能力，SJAIOOO的TXO和RXO并不是直接與S3C44B0X的TXD和RXD相連， 而是通過高速光耦6N137后與S3C44B0X相連，這樣就很好的實現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點間的電 氣隔離。光耦部分電路所采用的兩個電源VCC和VDD完全隔離。電源的完全隔離采用小功率 電源隔離模塊或多帶一個5V隔離輸出的開關電源模塊實現(xiàn)。提高節(jié)點的穩(wěn)定性和安全性。 82C250與CAN總線的接口部分采用安全和抗干擾措施。82C250的CANH和CANL引腳各自通過 一個5歐的電阻與CAN總線相連，電阻可起到一定的限流作用，保護82C250免受過流的沖擊。 CANH和CANL與地之間并聯(lián)了兩個30pF的小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的 防電磁輻射的能力。另外在兩根CAN總線接入端與地之間分別反接了一個保護二極管，當CAN 總線有較高的負電壓時，通過二極管的短路可起到一定的過壓保護作用。82C250的Rs腳上 接有一個斜率電阻，電阻大小可根據(jù)總線通訊速度適當調整， 一般16IT140K之間。
本實用新型裝置中顯示單元的實現(xiàn)。顯示單元由大屏幕液晶顯示模塊、74HC138、 74HC00、 74HC573組成，液晶顯示模塊HG12605-A與嵌入式處理器S3C44B0X接口采用8位數(shù)
據(jù)線并行輸入輸出和8條控制線，將S5、 W^通過邏輯組合生成讀寫使能信號。將AO、 Al分 別連接到CS1、 CS2引腳，將四個控制信號映射到S3C44B0X的地址空間上，方便程序的編寫。 用74HC138生成片選信號，方便以后擴充其他外圍芯片。液晶顯示芯片采用專業(yè)液晶顯示矽 創(chuàng)公司的ST7920，液晶顯示模塊含有漢字庫，加快液晶程序的編寫，可以實現(xiàn)顯示字母、數(shù) 字符號、中文字型及自定義圖像，通過可調電阻可實現(xiàn)亮度和對比度調節(jié)，輸出類型可實現(xiàn) 點陣輸出、文本輸出、圖形輸出。液晶模塊接口電路圖見圖13。
現(xiàn)場上位機中嵌入現(xiàn)場檢測軟件，遠程控制機中嵌入遠程監(jiān)控軟件，如圖1所示，本實 用新型的系統(tǒng)框圖，數(shù)據(jù)采集單元從變壓器采集數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)傳遞到中央處理單元， 中央處理單元處理數(shù)據(jù)以后進行顯示，并傳輸?shù)浆F(xiàn)場上位機，現(xiàn)場上位機將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程
監(jiān)控機，具體軟件流程圖如圖2所示，該電力變壓器繞組參數(shù)在線實時辨識方法包括以下步 驟
步驟l:開始；
步驟2:采集數(shù)據(jù)，將變壓器一、二次側電壓和電流經(jīng)過電壓變換器和電流變換器 變換后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元將送進來的電壓和電流經(jīng)計量用互感器變換，對 變換后的信號進行濾波和放大處理，再經(jīng)A/D轉換芯片進行模數(shù)轉換；
步驟3:處理數(shù)據(jù)，并顯示，轉換后的信號送給中央處理單元，對電壓和電流進行 有效值和相量計算，并把計算后的結果存儲到雙口RAM中，并通過串行總線將數(shù)據(jù)傳送到變電 站現(xiàn)場上位機，同時將電流、電壓有效值在液晶顯示屏上顯示；
步驟4:阻抗在線辨識，變電站現(xiàn)場上位機通過對接收到的數(shù)據(jù)進行變壓器繞組阻 抗計算，利用最小二乘法實現(xiàn)繞組阻抗的在線辨識，對變壓器進行預警和故障報告；
步驟5:遠程監(jiān)控，將中央處理單元處理數(shù)據(jù)傳送到現(xiàn)場上位機的數(shù)據(jù)庫進行保存， 通過互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP傳輸協(xié)議，將現(xiàn)場圖像界面數(shù)據(jù)傳輸給遠程監(jiān)控機，使得遠程監(jiān)控機能對 變電站現(xiàn)場上位機進行監(jiān)控和操作；
步驟6:結束。
所述的利用最小二乘法實現(xiàn)繞組阻抗的在線辨識，其參數(shù)方程為
J^AW^2^+…6^"，寫成矩陣形式y(tǒng) = o^， 定義誤差向量e，其中^[e"e"'^:T，
加
建立目標函數(shù)j，' = [r-^r[y-~]，選擇一組e使目標函數(shù)j為最小，
將電壓作為輸出量y，電流作為輸入量①，3為辨識出的繞組阻抗。 所述的預警和故障報告，通過遞推最小二乘法將當前繞組計算得出，在上位機顯示出繞
組阻抗曲線，通過繞組阻抗連續(xù)變化曲線來判別，阻抗變化范圍超過5%發(fā)出預警信號，現(xiàn)場 裝置紅燈閃爍和上位機語音報警。其中上位機語音報警由上位機監(jiān)控軟件中的SoundM () 函數(shù)發(fā)出指令，調用后綴為Alarm.mp3格式的語音文件報警。
如圖3所示，數(shù)據(jù)采集流程圖，步驟如下
步驟l:開始；
步驟2:定義任務的局部變量,其中局部變量指輔助完成計時、臨時變量； 步驟3:設置采集參數(shù)；
步驟4:啟動A/D轉換，通過定時器計時觸發(fā)中斷啟動AD轉換； 步驟5:開始采樣；
步驟6:判斷轉換是否完成，是，轉換完成后A/D轉換芯片發(fā)出中斷信號INTO，進入步
驟7;
否，進入步驟5; 步驟7:保存轉化數(shù)據(jù)到SRAM;
步驟8:采樣數(shù)加l，采樣數(shù)變量初始值為O，每采集完一個，加l; 步驟9:判斷采樣點是否大于64，是進入步驟IO，否，進入步驟5; 步驟10:執(zhí)行任務調讀，把采集到的64個數(shù)據(jù)傳遞給新的存儲接收單元準備計算。
如圖4示，本實用新型的通訊軟件流程圖，采用CAN2.0B協(xié)議來完成數(shù)據(jù)的傳輸，節(jié)點的 軟件設計主要包括三大部分
(1) 初始化子程序
初始化只有在復位模式下才可以進行，包括工作方式的設置、接收濾波方式的設置、接
收屏蔽寄存器和接收代碼寄存器的設置、波特率參數(shù)設置和中斷允許寄存器的設置；
(2) 報文發(fā)送子程序
發(fā)送子程序負責節(jié)點報文的發(fā)送，發(fā)送時用戶只需將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按特定格式組合成一 幀報文，送入發(fā)送緩存區(qū)中，然后啟動發(fā)送；
(3) 報文接收子程序
接收子程序負責節(jié)點報文的接收，報文的接收主要有兩種方式中斷接收方式和查詢接 收方式。中斷接收方式為通過等待中斷源來觸發(fā)接收子程序，如某個節(jié)點的中斷寄存器中接 收中斷標志位為l，則開始響應接收子程序，通信實時性較高；查詢接收方式為對輪詢各個節(jié) 點口，占用大量控制器資源，通信實時性不高，但采用査詢接收方式，不占用控制器中斷源。
本實用新型針對CAN總線通訊時進行詳細描述，上位機裝有具有PCI接口的CAN適配器， 通過CAN智能節(jié)點和CAN適配器，并采用CAN2. OB通信協(xié)議，實現(xiàn)CAN串行總線上的數(shù)據(jù)傳 送。
CAN總線節(jié)點的軟件設計主要包括三大部分CAN節(jié)點初始化、報文發(fā)送和報文接收。
(1) 初始化子程序
CAN通信控制器SJAIOOO的初始化只有在復位模式下才可以進行，初始化主要包括工作方 式的設置、接收濾波方式的設置、接收屏蔽寄存器(AMR)和接收代碼寄存器(ACR)的設置、 波特率參數(shù)設置和中斷允許寄存器(IER)的設置等。在完成CAN通信控制器SJAIOOO的初始 化設置以后，CAN通信控制器SJAIOOO就可以回到工作狀態(tài)，進行正常的通信任務。
(2) 發(fā)送子程序
發(fā)送子程序負責節(jié)點報文的發(fā)送。微處理器可直接將標識符和數(shù)據(jù)送入發(fā)送緩沖區(qū)，然 后置位命令寄存器CMR中的發(fā)送請求位TR，啟動CAN核心模塊讀取發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，按 CAN2.0B協(xié)議封裝成一完整CAN信息幀，通過收發(fā)器82C250發(fā)往總線。發(fā)送程序分發(fā)送遠程 幀和數(shù)據(jù)幀兩種，遠程幀無數(shù)據(jù)場。
(3) 接收子程序
接收子程序負責節(jié)點報文的接收以及其它情況處理。接收子程序比發(fā)送子程序要復雜一 些，因為在處理接收報文的過程中，同時要對諸如總線脫離、錯誤報警、接收溢出等情況進 行處理。CAN通信控制器SJA1000報文的接收主要有兩種方式中斷接收方式和査詢接收方式， 由于本裝置對通信實時性要求較高，故采用采用中斷接收方式。
本實用新型抗干擾的實現(xiàn)。
裝置內(nèi)部存在強烈的電磁污染，這些污染源包括主線路上的諧波和過電壓及主線路開關 過程中的電磁輻射和真空開關的射線輻射、驅動線路的電磁輻射等，所以在設計時必須注意 抗干擾的防護。提高抗干擾的能力可以從硬件和軟件設計兩方面加以改善和提高。
(1) 硬件抗干擾對于電磁污染源的防治措施包括電磁屏蔽、減小回路面積以及對電壓 或電流的突變進行緩沖等。電磁干擾主要的傳導途徑包括電場、磁場的耦合和線路的傳導， 所以驅動器的電磁干擾措施防止主要采取電磁屏蔽和濾波。
(2) 軟件抗干擾信號采集的精度和處理的實時性是提高智能控制單元實現(xiàn)精確判斷和 動作的前提，然而信號采集受環(huán)境因素影響很大；利用小波變換技術結合改進式傅氏算法和 人工智能對采樣信號處理，可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。
權利要求1、一種電力變壓器繞組參數(shù)在線實時辨識裝置，其特征在于包括電源單元、通訊單元、數(shù)據(jù)采集單元、顯示單元、中央處理單元，所述的高速數(shù)據(jù)采集單元，包括電壓互感器、電流互感器、信號調理電路和A/D轉換芯片，采集變壓器現(xiàn)場電壓量和電流量，分別經(jīng)過電壓互感器、電流互感器進行轉換，再經(jīng)信號調理電路和A/D轉換芯片轉換成數(shù)字量，將數(shù)字量傳送給中央處理單元；所述的中央處理單元，包括嵌入式處理器和DSP處理器，兩處理器之間通過雙口RAM連接，實現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)數(shù)值計算處理，其中DSP處理器連接有時鐘芯片、EEPROM、看門狗以及有源晶振，其中嵌入式處理器與串行通信接口、報警顯示燈、液晶顯示屏、按鍵連接；所述的通訊單元，將中央處理單元中處理完數(shù)據(jù)傳遞給現(xiàn)場上位機；所述的電源單元，由電源和電源轉換電路組成，將電源電壓轉換分別對中央處理器單元、數(shù)據(jù)采集單元供電；所述的顯示單元是液晶顯示屏，嵌入式處理器對液晶顯示屏進行指令傳輸，實現(xiàn)圖形顯示。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種電力變壓器繞組參數(shù)在線實時辨識裝置，其特征在于所述的 CAN總線與現(xiàn)場上位機連接，由四部分所構成微處理器、CAN通信控制器、CAN總線收發(fā)器 和高速光電耦合器，微處理器負責CAN通信控制器的初始化，通過控制CAN通信控制器實現(xiàn) 數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送通信任務，CAN通信控制器通過高速光耦后與微處理器相連，CAN總線收發(fā) 器的CANH和CANL引腳各自通過一個電阻與CAN總線相連，CANH和CANL與地之間并聯(lián)了兩 個小電容，在兩根CAN總線接入端與地之間分別反接了一個保護二極管。
3、 根據(jù)權利要求l所述的一種電力變壓器繞組參數(shù)在線實時辨識裝置，其特征在于所述的通 訊單元是RS232總線或RS485總線或CAN總線，將數(shù)據(jù)傳遞給現(xiàn)場上位機。
4、 根據(jù)權利要求l所述的一種電力變壓器繞組參數(shù)在線實時辨識裝置，其特征在于所述的信 號調理電路包括運算放大電路和濾波電路。
專利摘要一種電力變壓器繞組參數(shù)在線實時辨識裝置，屬于電力變壓器技術領域，包括電源單元、通訊單元、數(shù)據(jù)采集單元、顯示單元、中央處理單元，現(xiàn)場變壓器的電壓量、電流量分別經(jīng)電壓變換器和電流變換器以后進入數(shù)據(jù)采集單元，經(jīng)數(shù)據(jù)采集單元中的電壓互感器、電流互感器進行轉換，再經(jīng)信號調理電路和A/D轉換芯片轉換成數(shù)字量，將數(shù)字量傳送給中央處理單元，通過RS232或RS485或CAN總線將中央處理器單元中處理完數(shù)據(jù)傳遞給現(xiàn)場上位機，上位機將數(shù)據(jù)傳遞給遠程監(jiān)控機，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，能夠做到對變壓器短路阻抗實時在線檢測，時時刻刻掌握變壓器內(nèi)部運行狀況，可實現(xiàn)對變壓器的實時分析和故障預警，提高了變壓器的穩(wěn)定可靠運行。
文檔編號G01R29/20GK201184898SQ20082001216
公開日2009年1月21日 申請日期2008年4月17日 優(yōu)先權日2008年4月17日
發(fā)明者徐建源, 輝 李, 莘 林, 云 滕 申請人:沈陽工業(yè)大學