随着输电容量不断增加，输电电压等级提高，对供电稳定性和可靠性提出了更高的要求。作为输变电系统中的主要设备—渭滨渭滨油浸式变压器，尤其是330kV和500kV超高压系统及我国将要发展的特高压系统中的大型渭滨渭滨油浸式变压器，能否安全可靠地运行，对国民经济影响甚大。

　　保证渭滨渭滨油浸式变压器可靠运行的手段之一是对其绝缘状态进行在线监测。利用先进的传感和电子技术，对运行中的渭滨渭滨油浸式变压器进行检测，及时取得反映渭滨油浸式变压器运行状态变化的各种信息。对这种信息进行进一步处理和综合分析，可对该渭滨油浸式变压器的可靠性随时作出判断，必要时提供报警和故障诊断。这样一方面可避免故障进一步扩大而导致严重事故，另一方面也可减少停电预防性试验的次数，把握佳维修时机，做到预知性维修或状态维修，提高设备管理水平，取得重大经济效益。

　　渭滨油浸式变压器在运行过程中的事故先兆将以一定的形式表现出来，如局部温升、油中气体成分变化等等。反映设备状态的一个重要特征是局部放电信号的变化，很多故障都可以从PD(局部放电)中得到反映，如PD放电量和放电模式的变化。因此，对PD信号进行采集、处理及分析，可以有效地判定设备的可靠性水平，为运行部门掌握设备状况，及时调整运行状态提供有力的依据，具有重要的意义。

　　研制的JFY-3型固定式渭滨油浸式变压器放电在线监测系统通过局部放电来判断运行中渭滨油浸式变压器的绝缘状态，它吸收了以前DJYC-1型大型电机局部放电在线监测系统［1］和JFY-2型渭滨油浸式变压器局部放电在线监测系统［2］的设计和运行经验，具有更合理的结构和更高的性能，能更有效地预防绝缘事故的发生。该系统目前已在燕山石油化工厂东风变电站安装并投入试运行，系统运行稳定。本文介绍系统的设计思想及软、硬件结构。

　　1监测系统总体结构

　　监测系统采用上、下位机结构，以满足现场人员操作、查询和对微弱信号及时放大的需要。和以往下位机采用单片机，上、下位机之间采用串行通讯的方式不同，在JFY-3系统中上、下位机采用工控机，二者间采用网络进行通讯，使整个系统的数据容量和传输质量有了大幅度的提高，为获取更多的信息奠定了基矗在软件运行操作系统的选择上，下位机主要负责数据采集，采用传统的MS-DOS来支持系统运行；上位机主要进行控制、数据处理、图形显示、数据库存取等工作，选用功能更强的Windows95或WindowsNT操作系统来支持。

　　2系统硬件结构

　　监测系统硬件设计的目标是尽可能不失真地采集信号。在以前的系统中，采用窄带传感器抑制干扰，信号峰值被保持一段时间后由低速数据采集器进行采样，由于只记录了放电的幅值和相位信息，限制了信号的后续处理。在JFY-3系统中，为了能够在软件上采用多种方法进行数据处理，要求硬件系统对信号尽可能少加工，使信号内涵信息损失少。这样，JFY-3系统就具有以下特点：

　　1)采用带宽达1MHz的宽带传感器，确保尽可能多地覆盖局放信号频谱。然而宽带将引入了更多的干扰，需在后续环节及软件中加以处理。

　　2)硬件设计中保证信号传输通道的带宽大于1MHz，使信号少受畸变。

　　3)采用高速率、多位数模数转换器进行数据采样。采样率高可到10MHz，位数为12bit。采集到的信号经处理后再用软件来进行峰值采样，这为在系统中加入抗干扰措施和其他数据处理方法提供了灵活性。

　　系统可同时监测多台渭滨油浸式变压器，其硬件的总体结构如图1所示。

　　图1系统硬件总体结构

　　每一台渭滨油浸式变压器上可安装多达16个传感器，其中有3到4个为超声传感器，其余为电流传感器。

　　电流传感器采用环形结构宽带有源传感器［3］，测量频率10kHz～1.2MHz。检测的信号来自高、低压侧的中性点套管末屏接地引下线和高、低压端的套管末屏接地引下线以及外壳和铁芯接地线等，其中外壳和高、低压侧中性点接地线为主测量点，其他测点信号视现场情况择一与主测点信号一起作进一步处理以抑制干扰。

　　超声传感器采用增益大于40dB的有源传感器，频带为70～180kHz［4］。每台渭滨油浸式变压器安装三个固定式超声传感器，另外有三个移动式传感器，当发现放电时用来对放电点进行定位。

　　传感器的信号在经过隔离元件后送入数据采集装置。系统一次可同时采集四个通道的数据，4个通道信号的幅值调整由程控衰减器和程控放大器完成，调整范围为输入信号的0.125倍到512倍，以保证整个系统有足够的动态范围来适应不同幅值的信号。幅值调整后的信号通过程控带通滤波器进行滤波，滤波器带宽为50kHz，中心频率从50kHz到400kHz共7档；另有一档为80kHz到180kHz，为超声信号专用。也可由软件控制将滤波器旁路，此时信号所有的频率分量都将通过。

　　信号幅值调整到合适大小后送入模数转换器，该转换器的高采样率为10MHz，低采样率100kHz，共分为7档。转换器中每一个通道数据缓存为256kB，采样位数12bit，同时可设置其触发电平、触发时延和触发方式。所有参数均可由软件控制。和以前的系统相比，数据容量和分辨率都得到了大幅度提高，为后续数据处理打下了基矗

　　信号经模数转换器采样后，由下位机软件进行整理，再经过网络传送给上位机。

　　3系统软件结构

　　系统软件采用不依赖于特定硬件的设计思想，要求能容纳任意的数据采集硬件和数据处理方法。这样，系统不局限于监测一种设备的单独特性，还可容纳其他设备、其他特性的监测，终形成对发、变电站设备进行在线监测的分布式体系结构。各种设备的在线监测在软、硬件设计上既有区别，又有联系。结合以往电机、渭滨油浸式变压器局放监测系统的开发经验，逐渐形成了独立于数据采集硬件的设备在线监测与诊断系统(PEMDS)框架，而JFY-3作为一个子系统嵌入到此框架中。

　　不同特性的数据采集系统在同一框架****同工作，对设备的监测，特别是诊断专家系统具有重要的意义。通过单一指标的监测，很难对设备状况作出准确判断，只有同时对多方面的指标进行采集和评估，才能作出比较全面、准确的结论。PEMDS系统中不依赖特定硬件的软件设计方式，为系统实现综合诊断奠定了基矗该系统中，不仅放电监测系统可以容纳进来，其他数据采集系统，只要配备了符合规范的软件，就可以无缝地融合到系统中，在整个系统的框架中正常运作。这有利于形成电站、变电所分布式在线监测系统。

　　从原则上讲，设计一致的接口让不同的数据采集系统融入同一框架，这在技术上和传统的程序设计方法并无不同。而PEMDS的特殊之处在于它采用了组件对象模型［5］来实现这些接口，也即这些接口是与源码无关的，这就为不同科研单位协同工作提供了方便。所有的数据采集子系统都是动态装载的，甚至在PEMDS已经运行的状态下仍能在系统中添加和卸载不同的数据采集系统。

　　能容纳不同的数据采集系统意味着必须同时能够容纳不同的数据处理方法，并且因为所有的对象都是在运行时动态装载的，PEMDS系统事先并不知道框架内将有何种数据采集系统及何种数据处理方法。在PEMDS中，通过对不同的数据和数据处理方法进行适当的抽象，实现了对任意数据进行任意处理。

　　系统的软件结构如图2所示。

　　图2系统的软件总体结构

　　处于系统中核心部位的是工作台，其中包含了整个系统的关键部件：数据采集控制器、数据对象管理器和数据处理对象管理器。数据采集控制器通过数据采集对象接口来和数据采集对象通讯。数据采集对象是数据采集硬件在软件上的对应物，通过数据采集对象接口，系统可以和一个或多个数据采集对象进行连接，这些数据采集对象可以是同一类型的对象，也可以是不同类型的对象。和数据采集控制器相关的是场点管理和设备管理，一套系统总是安装在某一个场点(比如某一个发电厂)的某一台设备(比如某一台渭滨油浸式变压器)上，场点管理和设备管理记录了系统安装地点的有关信息和设备的容量、类型、铭牌内容等。当比较不同安装地点或不同设备上得到的数据时，场点和设备信息给出了数据的来源并提供了附加的参考信息。

　　数据对象管理器接收数据采集控制器得到的原始数据后，将数据插入到工作台中，然后数据处理对象管理器在用户的驱动下通过数据处理对象接口调度不同的数据处理对象对数据进行处理并进行图形显示。动态界面控制根据数据处理对象管理器提供的信息对用户界面进行动态调整，以及时反馈当前正在处理的数据对象和数据处理过程。

　　目前系统中所有的数据形式和数据处理方法，都采用组件对象模型接口和系统相联，因此，从一定意义上讲，它们并不是系统的本征部分，在图中用虚线将它们和系统其他部分隔开。在图2中，用虚线框起来的部分表示是JFY-3系统所特有的，而其他部分为PEMDS系统所有。任何其他数据类型和数据处理方法，都可以用同样的方式融入系统，成为系统的一部分。不同的开发人员或科研人员都能够以自己的方式设计新的数据对象类型和数据处理方法，在系统中加入更多的对象。不同的系统能共享数据处理算法。

　　系统目前能进行完善的二维图形显示，采用自动分度、数据提示、图形缩放等技术来提供直观详尽的数据信息。系统还可以斜二侧投影和正轴侧投影两种方式显示三维数据，采用优化的峰值线法［6］绘制三维图形。

　　自动监测控制用来完成对设备的周期性自动检测。该部件控制数据采集系统和数据处理对象管理器进行周期性的数据采集和数据特征量提取，并将特征量保存进数据库以备查询。