畢業(yè)論文-配電電纜線路絕緣在線監(jiān)測方法研究

1、哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文- PAGE VI-哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名： 學(xué)號：學(xué) 院：電氣與電子工程學(xué)院 專業(yè)：電氣工程及其自動化任務(wù)起止時間：2012 年 2月 27 日至 2012年 6 月 24日畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：配電電纜線路絕緣在線監(jiān)測方法研究畢業(yè)設(shè)計工作內(nèi)容：查閱國內(nèi)外相關(guān)參考文獻，要求閱讀15篇以上文獻，其中必須有3篇以上為外文文獻，要將其中1篇外文文獻譯成中文，不少于3000漢字。綜述配電電纜線路絕緣在線監(jiān)測國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和前景； 設(shè)計配電電纜線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的硬件；分析損耗因數(shù)測量方法原理；進行總結(jié)，撰寫畢業(yè)論文； 提交畢業(yè)論文，進行畢業(yè)答辯。資料：菜

2、丹宙, 周漢亮, 江斌. 交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣的在線診斷及其儀器. 電線電纜, 1996(4): 23-26唐炬, 李劍, 茍海豐等. 一種在線監(jiān)測絕緣介質(zhì)損耗的方法. 重慶大學(xué)學(xué)報, 2001, 24(5): 111-115指導(dǎo)教師意見：簽名：年 月 日系主任意見：簽名：年 月 日配電電纜線路絕緣在線監(jiān)測方法研究摘要配電線路的安全穩(wěn)定運行，很大程度上取決于高壓電氣設(shè)備絕緣的可靠性。隨著XLPE電纜在國內(nèi)外電力系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，XLPE電纜的絕緣檢測工作顯得更為重要。傳統(tǒng)的停電狀態(tài)下的絕緣測試方法試驗周期長，具有一定盲目性，而且試驗結(jié)果不可靠，因而正逐漸被在線監(jiān)測技術(shù)所取代。絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)是在不

3、改變系統(tǒng)運行方式的情況下，從被測設(shè)備上取得電壓或電流信號，從中分析計算出各種參數(shù)，并由此判斷設(shè)備的絕緣狀況。本文基于交流電壓疊加法理論分析：利用單片機輔以若干外圍電路，利用數(shù)字信號處理的新技術(shù)，對采集過來的信號進行適當(dāng)?shù)奶幚?，得出所要測量的參數(shù)。作者在研究并比較了各種測量方法的不同與優(yōu)劣以后，提出并設(shè)計了電纜絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的硬件總體框架。根據(jù)電力系統(tǒng)運行現(xiàn)場存在的多種干擾信號，本文側(cè)重于采集部分的研究和數(shù)字信號技術(shù)應(yīng)用，分別采用了放大器技術(shù)和低通濾波技術(shù)。本文對電流電壓信號的提取，濾波放大電路，以及數(shù)據(jù)的采集和傳輸分別進行了仿真。仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠較好地完成對XLPE電力電纜絕緣的在線

4、監(jiān)測任務(wù)。論文的最后部分以GSM短消息的遠程控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，給出了此系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的一些探討和研究。關(guān)鍵詞： XLPE電纜；交流疊加法；在線監(jiān)測Distribution line cable insulation online monitoring method researchAbstractThe distribution line security stable movement, is decided to a great extent by the high pressure electrical equipment insulation reliability. Along with

5、 the XLPE electric cable in the domestic and foreign electrical power system widespread application, the XLPE electric cable insulation examination work appears importantly. Under the traditional power cut condition insulation test method experiment cycle is long, has certain blindness, moreover the

6、 test result is unreliable, thus is being substituted gradually by the online monitor technology.Insulates the online monitor system is in does not change the system movement way in the situation, from was measured on the equipment obtains the voltage or the electric current signal, analyzes calcula

7、tes each kind of parameter, from this and judges the equipment the insulation condition. This article based on alternating voltage method of superposition theoretical analysis: Using monolithic integrated circuit auxiliary by certain periphery electric circuit, use digital signal processing new tech

8、nology, to the signal which gathers carries on suitable processing, obtains parameter which must survey. The author in studied and has compared each measuring technique was different with the fit and unfit quality after, proposed and has designed the electric cable insulation online monitor system h

9、ardware overall frame.According to the electrical power system movement scene existence many kinds of unwanted signal, this article stresses on the gathering part research and the digital signal technology application, has used the amplifier technology and the low pass filter technology separately.

10、This article to the electric current voltage signal extraction, the filter enlarges the electric circuit, as well as data gathering and the transmission has carried on the simulation separately. The simulation result indicated that, this system can complete well to the XLPE power cable insulation on

11、line monitor duty. The paper finally partially take the GSM short news long-distance control system as a foundation, has given this system application domain some discussions and the research.Keywords : XLPE cable; AC Superposition Method; online monitor目錄摘要I = 1 * ROMAN IAbstractI = 2 * ROMAN IITOC

12、 o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc328512244 第1章 緒論 PAGEREF _Toc328512244 h 1 HYPERLINK l _Toc328512245 1.1課題研究背景 PAGEREF _Toc328512245 h 1 HYPERLINK l _Toc328512246 1.2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc328512246 h 2 HYPERLINK l _Toc328512247 1.2.1國外現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc328512247 h 3 HYPERLINK l _Toc328512248 1.2.2國內(nèi)現(xiàn)狀 PAGERE

13、F _Toc328512248 h 4 HYPERLINK l _Toc328512249 1.3研究配電線路在線監(jiān)測的意義 PAGEREF _Toc328512249 h 5 HYPERLINK l _Toc328512250 1.4本文主要研究內(nèi)容 PAGEREF _Toc328512250 h 6 HYPERLINK l _Toc328512251 第2章 損耗因數(shù)的在線監(jiān)測 PAGEREF _Toc328512251 h 7 HYPERLINK l _Toc328512252 2.1損耗因數(shù)測量的原理與意義 PAGEREF _Toc328512252 h 7 HYPERLINK l _

14、Toc328512253 2.2電力電纜絕緣在線監(jiān)測方法理論介紹 PAGEREF _Toc328512253 h 8 HYPERLINK l _Toc328512254 2.2.1直流成分法 PAGEREF _Toc328512254 h 8 HYPERLINK l _Toc328512255 2.2.2直流疊加法 PAGEREF _Toc328512255 h 8 HYPERLINK l _Toc328512256 2.2.3 tan法 PAGEREF _Toc328512256 h 9 HYPERLINK l _Toc328512257 2.2.4低頻疊加法 PAGEREF _Toc328

15、512257 h 10 HYPERLINK l _Toc328512258 2.2.5交流疊加法 PAGEREF _Toc328512258 h 11 HYPERLINK l _Toc328512259 2.2.6其他方法 PAGEREF _Toc328512259 h 11 HYPERLINK l _Toc328512260 2.2.7幾種在線監(jiān)測方法的優(yōu)缺點 PAGEREF _Toc328512260 h 12 HYPERLINK l _Toc328512261 2.3影響損耗因數(shù)在線監(jiān)測值的因素分析 PAGEREF _Toc328512261 h 14 HYPERLINK l _Toc3

16、28512262 2.4損耗因數(shù)在線監(jiān)測的算法研究 PAGEREF _Toc328512262 h 15 HYPERLINK l _Toc328512263 2.4.1過零檢測比較法 PAGEREF _Toc328512263 h 15 HYPERLINK l _Toc328512264 2.4.2電壓電流波形積分法 PAGEREF _Toc328512264 h 15 HYPERLINK l _Toc328512265 2.4.3正弦波參數(shù)法 PAGEREF _Toc328512265 h 16 HYPERLINK l _Toc328512266 2.4.4高階正弦擬合法 PAGEREF _

17、Toc328512266 h 17 HYPERLINK l _Toc328512267 2.4.5頻域分析法 PAGEREF _Toc328512267 h 18 HYPERLINK l _Toc328512268 2.5本章小結(jié) PAGEREF _Toc328512268 h 19 HYPERLINK l _Toc328512269 第3章 電纜絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc328512269 h 20 HYPERLINK l _Toc328512270 3.1交流電壓疊加法的理論研究 PAGEREF _Toc328512270 h 20 HYPERLINK l _Toc

18、328512271 3.2交流電壓疊加法（101Hz檢測法）的應(yīng)用實例 PAGEREF _Toc328512271 h 21 HYPERLINK l _Toc328512272 3.3總體設(shè)計方案 PAGEREF _Toc328512272 h 23 HYPERLINK l _Toc328512273 3.3.1濾波電路 PAGEREF _Toc328512273 h 24 HYPERLINK l _Toc328512274 3.3.2放大電路 PAGEREF _Toc328512274 h 27 HYPERLINK l _Toc328512275 3.3.2 A/D轉(zhuǎn)換部分的設(shè)計 PAGER

19、EF _Toc328512275 h 30 HYPERLINK l _Toc328512276 3.3.3單片機控制部分 PAGEREF _Toc328512276 h 30 HYPERLINK l _Toc328512277 3.3.4擴展RAM部分的設(shè)計 PAGEREF _Toc328512277 h 31 HYPERLINK l _Toc328512278 3.3.5串口通訊部分的設(shè)計 PAGEREF _Toc328512278 h 32 HYPERLINK l _Toc328512279 3.3.6 GSM通信模塊 PAGEREF _Toc328512279 h 33 HYPERLIN

20、K l _Toc328512280 3.4本章小結(jié) PAGEREF _Toc328512280 h 37 HYPERLINK l _Toc328512281 結(jié)論 PAGEREF _Toc328512281 h 38 HYPERLINK l _Toc328512282 致謝 PAGEREF _Toc328512282 h 39 HYPERLINK l _Toc328512283 參考文獻 PAGEREF _Toc328512283 h 40 HYPERLINK l _Toc328512284 附錄 PAGEREF _Toc328512284 h 42TOC o 1-3 h u - PAGE 5

21、5 -緒論1.1課題研究背景電網(wǎng)一般由輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和用電網(wǎng)三部分組成，配電網(wǎng)是直接向用戶供電的變電站引出饋電線路、用戶變電站、用戶用電設(shè)備等部分1，具體結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。由于配電網(wǎng)是電力生產(chǎn)和供應(yīng)中的最后一個環(huán)節(jié)，直接面向用戶，它的正常運行，保證用戶的連續(xù)供電越來越受到有關(guān)部門的重視。對配電設(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)測，隨時獲得其運行狀態(tài)變化的信息顯得尤為重要，這種實時監(jiān)測系統(tǒng)就叫做配電監(jiān)測網(wǎng)。圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖表 * ARABIC s 1 1電力系統(tǒng)組成劃分示意圖隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民物質(zhì)文化生活水平不斷提高，對電力的需求越來越大，對供電質(zhì)量和供電可靠性的要

22、求也越來越高。但是由于在我國，電力公司在計劃經(jīng)濟時代“重發(fā)、輕供、不管用”的政策形成了在配電系統(tǒng)上大量的歷史欠賬，主要表現(xiàn)為配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)薄弱，自動化管理水平低，缺少有效技術(shù)手段進行實時監(jiān)測，造成負荷不均衡和停限電嚴重的現(xiàn)象。近年來，隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造的展開，我國電網(wǎng)規(guī)模逐漸擴大，局部故障波及的范圍會更廣，更容易造成大面積停電等后果，帶來巨大的損失。所以，為了配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，加強配電網(wǎng)的管理，提高供電質(zhì)量，保證正常供電，迫切需要一種能夠?qū)ε潆娫O(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)測，隨時獲得反映其運行狀態(tài)變化信息的監(jiān)測系統(tǒng)。工作人員對信息進行分析處理后作出判斷，并根據(jù)所作判斷進行必要的維修，最大程

23、度降低因停電等故障造成的經(jīng)濟損失2。這種配電監(jiān)測系統(tǒng)可以為電力部門提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)，保障規(guī)范用電及監(jiān)督管理，為電能企業(yè)面向市場，適應(yīng)市場競爭提供強有力的技術(shù)手段。配電監(jiān)測系統(tǒng)必將在電力系統(tǒng)中起到越來越重要的作用。電纜絕緣在線監(jiān)測的研究工作起于上世紀80年代，在世界范圍內(nèi)，日本是最先開展研究的國家。但到目前為止，研究工作多以交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣電阻在線監(jiān)測和電纜中由于水樹的存在而引起的直流電流的監(jiān)測為主，被監(jiān)測電纜電壓等級也比較低。關(guān)于這兩方面的監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)開發(fā)了很長時間，有些也已經(jīng)應(yīng)用到了實際電力系統(tǒng)中，但是并沒有獲得大面積推廣使用。交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣電力電纜是一種新型的塑料絕緣電力

24、電纜，與油紙電纜相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，工作溫度高，無油，重量輕，安裝、維護簡單和輸電損耗小等優(yōu)點并且由于耐熱性和機械性能好，傳輸容量大，不僅適用于中低壓，而且還可以應(yīng)用到高壓和超高壓系統(tǒng)中。電纜投入運行后，由于受到電、熱、機械、化學(xué)等因素的作用將發(fā)生老化。由于我國早期應(yīng)用的10kV及以下電壓級別的XLPE電纜絕緣多采用水蒸汽濕法交聯(lián)工藝生產(chǎn)，至今運行已逾二十年以上，有的甚至已超過三十年，水樹枝老化造成電纜擊穿導(dǎo)致重大停電事故正呈加速上升之勢，加之電力系統(tǒng)對正在迅速發(fā)展的更高電壓等級的XLPE電纜線路運行可靠性的要求，為了保證電纜的可靠運行，我國目前預(yù)防性試驗規(guī)程規(guī)定，對電力電纜絕緣的

25、主要試驗項目是測量絕緣電阻、直流耐壓和測泄漏電流。除了進行這些離線測試以外，為了在運行過程中掌握電纜絕緣的老化狀況，及時發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象以避免事故的發(fā)生，還有必要對之進行在線的絕緣檢測及診斷，防患于未然。1.2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀隨著電力供應(yīng)的發(fā)展停電試驗的傳統(tǒng)方法已愈來愈不能適應(yīng)電力生產(chǎn)和供應(yīng)的實際需要。研究配電電纜線路的絕緣在線監(jiān)測技術(shù)，可及時對電纜進行合理的維護、檢修及更換對保證電纜可靠運行具有重要的意義。由于交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜的絕緣性能良好，并且易于生產(chǎn)和安裝方便，在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。但它也存在一些缺點。研究表明，XLPE電纜的擊穿故障中有74%是由絕緣體內(nèi)雜質(zhì)引起的電樹枝老化，2

26、6%是由屏蔽層表面粗糙引起的電樹枝老化。因此，采用在線檢測技術(shù)可較好地保證XLPE電纜的可靠運行，具有較高的經(jīng)濟意義。目前，國內(nèi)外已采用的或較有前途的幾種在線監(jiān)測法主要有：直流成分法、直流疊加法、電纜絕緣tan的在線監(jiān)測法、交流疊加法、諧波分量法等在線監(jiān)測方法。1.2.1國外現(xiàn)狀電纜的使用至今已有百余年歷史。美國發(fā)明家T.A.愛迪生在1879年將銅棒上包繞黃麻并將其穿入鐵管內(nèi)，然后填充瀝青制成簡易電纜。并將此電纜敷設(shè)于紐約，從而開創(chuàng)了地下輸電線路。1880年，英國人卡倫德發(fā)明了瀝青浸漬紙絕緣電力電纜；在1889年，英國人S.Z.費蘭梯首次在德特福德與倫敦之間敷設(shè)了10kV油浸紙絕緣單相電纜；而

27、1908年，英國人又建成了20kV電纜網(wǎng)，使電纜得到了越來越廣的應(yīng)用；在1911年，德國敷設(shè)成了60kV高壓電纜，從而開始了中高壓電纜的發(fā)展；1913年，德國人M.霍希施泰特研制成分相屏蔽電纜,改善了電纜絕緣內(nèi)部電場的分布,消除了絕緣表面的正切應(yīng)力，成為電纜發(fā)展中的里程碑；自1944年美國鋪設(shè)第一根3kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜以來3，XLPE電纜因其性能優(yōu)良、工藝簡單、安裝方便、輸送容量大、適應(yīng)多種場合和運行維護簡單而在世界范圍內(nèi)得以廣泛應(yīng)用；而1952年，瑞典敷設(shè)了380kV超高壓電纜,實現(xiàn)了超高壓電纜的實際應(yīng)用并促進了電纜的快速發(fā)展。高壓XLPE電纜的發(fā)展歷史并不長，日本在1955年首次成功研

28、制出XLPE交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜。1960年在美國才開始交聯(lián)聚乙烯電纜的制造技術(shù)。該技術(shù)一問世，立即傳入了歐洲和日本，此后XLPE電纜在美國、歐洲和日本開始逐漸成熟。由于日本XLPE電纜自1960年以后，發(fā)展速度最快，并形成了自己的體系。目前日本己使用的XLPE交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜占整個電力電纜用量的85%。目前，在國外電纜的在線監(jiān)測開展比較早、比較多的是日本。早在80年代初，日本就在該領(lǐng)域進行持續(xù)不斷的研究和探索，開發(fā)出直流分量法、疊加電壓法和電介質(zhì)損耗法等多種診斷技術(shù)4。日本住友電氣工業(yè)株式會社于80年代后期研制出在線運行電纜監(jiān)測儀(OLCMon Line Cable Monitor)

29、。該儀器分為固定型和攜帶型兩種，主要應(yīng)用的條件是電壓等級在3.3、6.6、11.0kV電壓等級下；電網(wǎng)中性點的接地方式為不接地、經(jīng)消弧線圈接地或接電阻接地:采用的方法主要是直流疊加法5。近十年來，為了保障XLPE電力電纜的安全運行，電力電纜絕緣在線監(jiān)測技術(shù)得到了長足的發(fā)展，提出了多種在線監(jiān)測的方法，并在歐美和日本等發(fā)達國家獲得廣泛的應(yīng)用。日本學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在同時對含水樹枝XLPE電纜施加2個頻率相近或相似呈倍數(shù)關(guān)系的正弦電壓時，檢測回路中會有超低頻水樹劣化特征電流信號產(chǎn)生。因此在強工頻電場下，疊加100+f(幾十伏)的正弦電壓會在水樹枝老化的XLPE電纜中產(chǎn)生 1Hz以下的超低頻正弦響應(yīng)電流信

30、號。合成超低頻頻率越小，電流響應(yīng)幅值越大，這種效應(yīng)可作為判別XLPE電纜絕緣水樹枝老化狀態(tài)的依據(jù)。通過獲取差頻電流的大小，就可以判斷出電纜絕緣中的水樹枝劣化程度。該檢測法即為交流疊加檢測法或差頻檢測法。1.2.2國內(nèi)現(xiàn)狀我國的XLPE電纜的在線監(jiān)測的起步較晚、發(fā)展相對緩慢。九十年代初，上海電纜研究所也開始了研究工作，并進行了大量的現(xiàn)場試驗。1993年，該所采用直流成分和直流疊加的復(fù)合診斷方法，研制成了適合于工業(yè)現(xiàn)場使用的CDZ型XLPE電纜診斷儀，并在包鋼東碼頭電網(wǎng)中現(xiàn)場運行了兩年。為企業(yè)的經(jīng)濟運行提供了有力保證。電纜運行的安全與否，對電力系統(tǒng)的影響較大，這一點已經(jīng)逐漸被電力運行部門重視。19

31、98年10月，中原油田下屬分公司的一從總變電站到聚乙烯變電站的電纜，由于環(huán)境潮濕，溫度過熱，絕緣提前老化，造成相間短路，造成上游開關(guān)由于差動保護而跳閘的惡性事故，為生產(chǎn)安全和連續(xù)生產(chǎn)造成極大的損失。1999年本溪鋼鐵公司由于電纜接頭燒毀，導(dǎo)致隧道內(nèi)一百二十多條電纜全部被燒毀。2000年寶鋼某一電纜隧道的一條電纜故障引起火災(zāi)，造成經(jīng)濟損失上億元6。近幾年來，為了保障電力電纜的安全運行，我國在電力電纜絕緣在線監(jiān)測技術(shù)上也得到了一定的發(fā)展。目前，電力電纜的在線監(jiān)測技術(shù)主要有直流分量法、直流疊加法、局部放電法及低頻疊加法等7。國外發(fā)達國家這些方法已經(jīng)得到較廣泛的應(yīng)用，積累了豐富的經(jīng)驗。而且，日本在交聯(lián)

32、聚乙烯電纜的在線監(jiān)測技術(shù)和方法上投入了大量人力和物力，開發(fā)了一些監(jiān)測與診斷設(shè)備，并提出了電纜絕緣老化程度的判據(jù)8。我國在線監(jiān)測技術(shù)剛剛起步，不少學(xué)者、專家和研究單位對國外的監(jiān)測技術(shù)和方法進行跟蹤研究。目前，在電力電纜在線監(jiān)測領(lǐng)域，國內(nèi)也有了大量的相關(guān)論文和研究成果，但是目前投入實際運行的在線監(jiān)測產(chǎn)品還很少。整體來說，國內(nèi)外對于電纜絕緣故障的在線監(jiān)測研究還不夠成熟，尤其是對于110kV/220kV超高壓電纜系統(tǒng)的研究和應(yīng)用少之而又少。而隨著電力系統(tǒng)的容量的不斷擴大，電壓等級的不斷提高，高壓電纜的造價和維護費用的不斷增加，一種經(jīng)濟可行、安全可靠的在線監(jiān)測方法和裝置是迫切需要的。同時，隨著變頻技術(shù)和

33、數(shù)字信號處理方面的成熟，采集和傳輸系統(tǒng)的數(shù)字化，并在此基礎(chǔ)上進一步實現(xiàn)智能化，才能真正的做到提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，從而令電纜絕緣故障在線監(jiān)測系統(tǒng)在大面積、長距離、多測點、工作條件惡劣的現(xiàn)場使用。電纜絕緣在線監(jiān)測是電纜故障診斷的主流發(fā)展方向，提前發(fā)現(xiàn)電纜故障，防患于未然。最理想的是能同時實現(xiàn)電纜故障點的精確定位與故障類別的準確識別。進而實現(xiàn)電纜的“預(yù)防性維修”向“預(yù)知性維修”的發(fā)展，即實現(xiàn)對電纜的以“時間為基準”的維修方式到以“狀態(tài)為基準”的維修方式的轉(zhuǎn)變9-11。從而安全、準確、科學(xué)、經(jīng)濟地對電纜進行在線評估、維修以及更換。只有保證了電纜的安全運行，才能保證國民生產(chǎn)總值的提高，人民生命財產(chǎn)

34、的安全，促進社會和諧穩(wěn)定健康的發(fā)展。但是，目前大多數(shù)電纜在線測量新方法都只是停留在實驗室階段，要將其推廣到現(xiàn)場，有必要對常用的在線監(jiān)測技術(shù)進行改進、大力開發(fā)。只有緊跟時代步伐，與計算機技術(shù)、電力電子技術(shù)、通訊技術(shù)、人工智能技術(shù)等前沿性技術(shù)成果緊密結(jié)合，才能使電纜絕緣在線測量技術(shù)得到飛速發(fā)展。1.3研究配電線路在線監(jiān)測的意義配電線路運行狀態(tài)直接決定電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，通過在線監(jiān)測配電線路運行狀態(tài)，可及時發(fā)現(xiàn)判斷故障并提出事故預(yù)警方案，能夠及時通知工作人員采取相應(yīng)的措施，降低配電線路事故發(fā)生的可能性，為電力系統(tǒng)的安全運行提供保障。配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)是一個集電能量及相關(guān)數(shù)據(jù)采集、傳送和應(yīng)用于一體

35、的計算機信息系統(tǒng)。采集信息主要包括實時數(shù)據(jù)：電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電量、頻率、報警信號等，其中報警一旦發(fā)生，可立即從采集終端主動上報給系統(tǒng)主站。歷史數(shù)據(jù)：對處理過的實時數(shù)據(jù)及其他統(tǒng)計數(shù)據(jù)(如最大、最小值、累計值等) 、事件記錄(如過壓、欠壓、缺相、停電等) 、計算數(shù)據(jù)(如電壓合格率、負荷不平衡率等)的備份，此類數(shù)據(jù)存貯量大、保存時間長、可靠性要求高。管理數(shù)據(jù)：終端信息、廠站信息等，此類數(shù)據(jù)穩(wěn)定、存貯量小。對于眾多的數(shù)據(jù)，要選擇一個穩(wěn)定、可靠、速度高、實時性好的通信方式。安全是永恒的主題。隨著人們對電能的依賴性的增強，電纜線路事故對社會造成的影響將越來越大，因此保障電纜線路的安全運行尤為重

36、要。電纜線路的安全運行與人民生活息息相關(guān)。改革開放以來，國家建設(shè)蓬勃發(fā)展，城市、農(nóng)村、工礦和國防建設(shè)的高低壓線路逐步實現(xiàn)電纜化。尤其是近年來，國家加大力度進行電網(wǎng)改造，全國聯(lián)網(wǎng)步伐不斷加快，使得電纜線路增長十分迅速。人民的生產(chǎn)和生活一刻也不能離開電能。由于交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜絕緣性能好，易于制造和安裝方便，在60年代初問世以來的30余年中得到迅速發(fā)展，在中低壓領(lǐng)域幾乎替代了油浸紙絕緣電纜，并己在超高壓電壓等級中獲得應(yīng)用。以前，我國廣泛使用的預(yù)防性試驗是采用定期停電進行試驗的方法，屬離線檢測。隨著電力供應(yīng)的發(fā)展，特別是國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域?qū)╇娍煽啃缘囊笥鷣碛?，這種停電試驗的傳統(tǒng)方法已愈來

37、愈不能適應(yīng)電力生產(chǎn)和供應(yīng)的實際需要，因此研究交聯(lián)聚乙烯電纜在線監(jiān)測技術(shù)，可及時對電纜進行合理的維護、檢修及更換，對保證電纜可靠運行具有重要意義。此外，在線測量系統(tǒng)的可靠性高于通用儀器，這就要求在系統(tǒng)設(shè)計、生產(chǎn)工藝、后期維護等方面加以保證。只有全面考慮了實用性、可靠性、經(jīng)濟性，才能使電纜在線測量系統(tǒng)得到快速、穩(wěn)定的全面發(fā)展12。正所謂“防患于未然，勝于亡羊補牢”故以“配電電纜線路絕緣在線監(jiān)測方法研究”為題的論文，適應(yīng)時代發(fā)展的需要，對電纜進行在線實時測量，進而實現(xiàn)電纜的檢修及維護、更換。確保人民生命、財產(chǎn)的安全。1.4本文主要研究內(nèi)容本課題主要研究配電電纜線路絕緣的在線監(jiān)測，其中以交聯(lián)聚乙烯(X

38、LPE)電纜線路作為研究對象。對現(xiàn)有各種電纜在線檢測方法的分析和比較的基礎(chǔ)上，確定了采用交流疊加法。本論文主要研究以下幾個方面：1. 分析損耗因數(shù)的測量方法原理。2. 設(shè)計配電線路絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的框圖及原理圖。3. 電纜絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計并進行仿真。損耗因數(shù)的在線監(jiān)測2.1損耗因數(shù)測量的原理與意義如果電介質(zhì)中沒有損耗，則在交變電場的作用下，完全是由彈性極化所引起的純電容電流Ic，且Ic超前電壓U的角度為90。有介質(zhì)損耗時，流過絕緣介質(zhì)的電流I中含有有功損耗分量IR，所以電流超前電壓的角度要小于90，絕緣介質(zhì)損耗的等值電路如圖2-1所示13。圖2-2則是向量圖，圖中是的余角，稱為介質(zhì)損耗

39、角。 圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖表 * ARABIC s 1 1電流和電壓向量 圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖表 * ARABIC s 1 2介質(zhì)損耗的等值電路 下式為介質(zhì)損耗角正切值(介質(zhì)損耗因數(shù))的表達式：（ STYLEREF 1 s 2 SEQ 公式 * ARABIC s 1 1）式中：S極板面積，m2； d極板間間距，m；P介質(zhì)損耗的功率，W； 角頻率，rad/s；絕緣介質(zhì)的電阻率，m； 介電常數(shù)。介質(zhì)損耗角的正切值(約等于角度的大小)與電源頻率、介電常數(shù)和電阻率有關(guān)，與絕緣的體積大小沒有關(guān)系，事實上反映的是單位體積的介質(zhì)損耗。因此，它是一種衡量絕緣介質(zhì)

40、優(yōu)劣的好辦法。通過測量介質(zhì)損耗角的正切值可以反映出一系列的絕緣缺陷，如絕緣受潮、浸漬物臟污、劣質(zhì)變化或氣隙放電等。如果不是分布性而是集中性的，則有時反映就不靈敏。如果集中性缺陷所占的體積小，那么集中性缺陷處的介質(zhì)損耗占絕緣全部介質(zhì)損耗的比重就小，此時tan法效果就差14。通過tan值判斷絕緣狀況時，同樣必須著重于與該設(shè)備歷年的tan值相比較以及和處于同樣運行條件下的同類設(shè)備相比較。即使tan未超過標準值，但和過去以及和同樣運行條件下的其它設(shè)備比，tan值突然明顯增大時，就必須進行處理。一般來講正常運行設(shè)備的tan值在0.1%到0.4%之間，測量得到的數(shù)據(jù)應(yīng)映射到該范圍內(nèi)。當(dāng)長期測量的數(shù)據(jù)數(shù)理統(tǒng)

41、計方法的出不超過平均值的20%時，則可正常運行。如tan值的變化趨勢相對值超過100%或絕對值超過1%時就需要用色譜分析或局部放電作進一步的檢查14。tan值是衡量絕緣介質(zhì)劣化的好辦法，但由于tan值在正常時只有千分之幾，且閥值也只有1%，因此我們必須提高tan測量的精確性和穩(wěn)定性。這是tan值在線監(jiān)測的根本所在。2.2電力電纜絕緣在線監(jiān)測方法理論介紹2.2.1直流成分法XLPE電力電纜中有樹枝狀放電時, 樹枝與地之間有類似尖板電極的整流作用 。在運行電壓作用下, 在由電源線、電纜導(dǎo)電芯、XLPE絕緣、電纜接地線、GPT( 接地保護用電壓互感器)、電源線構(gòu)成的回路中有微弱的直流成分流過(nA級

42、)。將由納安級檢流計、低通濾波器及接地保護裝置組成的在線監(jiān)測裝置接入電纜接地線中進行監(jiān)測，如圖2-3。圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖表 * ARABIC s 1 3直流成分法測量原理2.2.2直流疊加法利用在接地的電壓互感器的中性點處加進低壓直流電源, 即將此直流電壓疊加在電纜絕緣上原已施加的交流電壓上, 從而測量通過電纜絕緣層的微弱的直流電流或其絕緣電阻，如圖2-4。實驗證明疊加50V直流電壓下的絕緣電阻的帶電測量值與停電后加直流高壓時的測量結(jié)果很相近, 因此可用來判斷電纜的絕緣狀況。圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖表 * ARABIC s 1 4直流疊加法測量原理

43、2.2.3 tan法利用電壓互感器和電流互感器分別提取施加于電纜上的電壓和流過電纜絕緣中的電流，再通過數(shù)字化測量裝置測出電纜絕緣的損耗因數(shù)(tan)。對電纜進行損耗因數(shù)在線監(jiān)測的電路如圖2-5。對多路電纜進行損耗因數(shù)巡回監(jiān)測時，可以把各個電纜上所獲得的電流信號與從母線電壓互感器處獲取的電壓信號的相位進行比較從而實現(xiàn)對所有電纜的損耗因數(shù)進行監(jiān)測。一般認為，損耗因數(shù)往往反映的是電力設(shè)備或絕緣材料的整體性缺陷，對于一個比較大的絕緣系統(tǒng)而言，系統(tǒng)中某處的個別較集中的缺陷不會引起整個絕緣系統(tǒng)損耗因數(shù)的顯著變化。雖然電纜絕緣中水電樹枝的增長會引起損耗因數(shù)的增大，但是分散性較大;同樣在線測出損耗因數(shù)的上升可

44、反映絕緣受潮、劣化等缺陷，交流擊穿電壓會降低，但同樣具有分散性。圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖表 * ARABIC s 1 5 tan法測量原理2.2.4低頻疊加法日本九洲電力公司綜合研究所研制的采用低頻疊加法的XLPE電力電纜絕緣在線監(jiān)測裝置原理為將低頻電壓(7.5Hz ,20V)從配電線上加在高壓回路和地間,并由電纜接地線取出低頻電流，如圖2-6。由于電纜絕緣層可看作R,C的并聯(lián)等值電路, 當(dāng)外施電壓為低頻而非工頻時流過絕緣層的容性電流(Ic=UC)較工頻時小得多,而阻性電流卻無明顯變化, 因而較易從總電流中分出。且阻性電流越大表示老化發(fā)展越快。由于tan等于頻率、電容、電阻

45、相乘的倒數(shù), 頻率下降使等值介損數(shù)值增大, 從而更易測出。圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖表 * ARABIC s 1 6低頻疊加法測量原理2.2.5交流疊加法通過在電纜屏蔽層上疊加一個交流電壓（頻率工頻頻率2+1）,檢測出lHz的特征電流信號，從而判斷電纜的老化。研究表明，在給老化電纜屏蔽層上疊加不同頻率的交流電壓時。當(dāng)電壓頻率l00Hz時，會產(chǎn)生一個比較大的特征電流。該特征電流只在老化的電纜上產(chǎn)生，對于新電纜并不產(chǎn)生特征電流，并且當(dāng)疊加電壓的頻率101.4Hz時，特征電流達到最大值。電纜主絕緣性能比較好時，測量的交流損失電流大小在10nA左右，如圖2-7。交流電壓疊加法與其它測

46、量方法相比有以下優(yōu)點：1.可從電纜接地線處迭加電壓，測量簡單方便，可作在線監(jiān)測，也可帶電監(jiān)測，一套設(shè)備還可監(jiān)測多條電纜；2.因迭加電壓檢測的是1Hz劣化信號（與其它頻率成分不相關(guān)），故檢測精度高，抗干擾能力強；3.受鎧裝絕緣電阻及端部污損等因素影響較小。圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖表 * ARABIC s 1 7交流疊加法接線原理圖2.2.6其他方法諧波分量法：就是根據(jù)在運行電壓下由水電樹枝引發(fā)的老化交聯(lián)聚乙烯電纜的損耗電流中的諧波分量來判斷電纜老化程度。研究表明，由于水電樹枝的非線性伏安特性產(chǎn)生的諧波，隨著電纜老化程度的增加，損耗電流的畸變就越嚴重，也就是電纜的諧波分量越來越

47、大。損耗電流的諧波分量本身包含交聯(lián)聚乙烯電纜水電樹枝的老化信息。荷蘭科學(xué)家發(fā)現(xiàn):當(dāng)放電間隙的絕緣強度比較高時，擊穿的過程比較快，此時電流脈沖陡度比較大，輻射高頻電磁波的能力比較強。而交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣強度較高可以適用此法。此法的抗干擾能力比較強，在這方面荷蘭和美國已經(jīng)作了大量的嘗試。場致發(fā)光法：在電樹枝起始之前，聚合物中電場強度集中部位發(fā)射的光是一種特殊的場致發(fā)光。由于場致發(fā)光在大量水電樹枝轉(zhuǎn)化為電樹枝之前發(fā)射出來的，由此可以判斷聚合物材料出現(xiàn)老化。一旦電樹枝開始，交聯(lián)聚乙烯電纜處于危險的運行在線。運用高靈敏度的光學(xué)設(shè)備可以檢測交聯(lián)聚乙烯電纜場致發(fā)光的波長、強度、色度等特征，且按不同的場致發(fā)

48、光起始電壓測出光譜的強度和光學(xué)參數(shù)的關(guān)系來判斷絕緣狀況。加拿大成功在500kV線路上應(yīng)用。氧化特征法：東京電力公司基于交聯(lián)聚乙烯電纜及其接頭在過熱在線下，對絕緣電纜層、半導(dǎo)電層、接頭材料的耗氧量隨時間的變化率及其物理參數(shù)、力學(xué)性能、電學(xué)性能等特性進行測定，就材料在氧化作用時間的時效變化來評估其使用壽命，并提出依據(jù)其耗氧量的判據(jù)。局部放電法：交聯(lián)聚乙烯電纜在運行的故障前期，有明顯的特征局部放電信號，通過對局部放電信號的測量，實現(xiàn)對電力電纜絕緣故障的診斷。局部放電檢測方面，雖然還沒有統(tǒng)一的判據(jù)，但國內(nèi)外現(xiàn)在卻不乏成功的案例，目前許多學(xué)者都將局部放電檢測作為最有效的交聯(lián)電纜在線檢測手段進行研究推廣。

49、該方法通過收集不同的特征局部放電信號，分析局部放電信號中所攜帶的電纜老化信息來得到電纜的老化在線。同時建立數(shù)據(jù)庫，提出可靠的判別標準，達到判斷電纜老化在線和壽命的目的。2.2.7幾種在線監(jiān)測方法的優(yōu)缺點直流分量法的優(yōu)缺點：由于交聯(lián)聚乙烯電纜中存在著樹枝化（水樹枝、電樹枝）絕緣缺陷，它們在交流正、負半周表現(xiàn)出不同的電荷注入和中和特性，導(dǎo)致在長時間交流工作電壓的反復(fù)作用下，水樹枝的前端積聚了大量的負電荷，樹枝前端所積聚的負電荷逐漸向?qū)Ψ狡?，這種現(xiàn)象稱為整流效應(yīng)。由于“整流效應(yīng)”的作用，流過電纜接地線的交流電流便含有微弱的直流成分，檢測出這種直流成分即可進行劣化診斷。研究表明，水樹枝發(fā)展得愈長，直

50、流分量也就愈大，而且XLPE電纜的直流分量電流Idc與其直流泄漏電流及交流擊穿電壓間往往具有較好的相關(guān)性。在線檢測出Idc增大時，常常說明水樹枝的發(fā)展、泄漏電流的增大，這樣的絕緣劣化過程會導(dǎo)致交流擊穿電壓的下降。直流分量法測得的電流極微弱，有時也不大穩(wěn)定，微小的干擾電流就會引起很大誤差。研究表明，這些干擾主要來自被測電纜的屏蔽層與大地之間的雜散電流，因雜散電流與真實的由水樹枝引起的電流，均經(jīng)過直流分量測量裝置，以致造成很大誤差?？梢钥紤]采取旁路雜散電流或在雜散電流回路中串入電容將其阻斷等方法。目前國外將用直流分量法測得的值分為大于100nA、1100nA、小于1nA三檔，分別表明絕緣不良、絕緣

51、有問題需要注意、絕緣良好。直流疊加法的優(yōu)缺點：直流疊加法的基本原理是在接地的電壓互感器的中性點處加進低壓直流電源（通常為50V），使該直流電壓與施加在電纜絕緣上的交流電壓疊加，從而測量通過電纜絕緣層的微弱的納安級直流電流或其絕緣電阻。由于直流疊加法是在交流高壓上再疊以低值的直流電壓，這樣在帶電情況下測得的絕緣電阻與停電后加直流高壓時的測試結(jié)果很相近。但絕緣電阻與電纜絕緣剩余壽命的相關(guān)性并不很好，分散性相當(dāng)大。絕緣電阻與許多因素有關(guān)，即使同一根電纜，也難以僅靠測量其絕緣電阻值來預(yù)測其壽命。tan法的優(yōu)缺點：對電纜絕緣層tan的在線檢測方法，與電容型試品的在線檢測tan方法很相似。對多路電纜進行t

52、an巡回檢測時，仍常由電壓互感器處獲取電源電壓的相位來進行比較。通常認為，發(fā)現(xiàn)集中性的缺陷采用直流分量法較好，因為tan值往往反映的是普遍性的缺陷，個別的較集中的缺陷不會引起整根長電纜所測到的tan值的顯著變化。電纜絕緣中水樹枝的增長會引起tan值的增大，但分散性較大。同樣，在線測出tan值的上升可反映絕緣受潮、劣化等缺陷，交流擊穿電壓會降低，其間的關(guān)系同樣具有一定的分散性。低頻疊加法的優(yōu)缺點：低頻疊加法也是針對電纜水樹枝長度與絕緣電阻的關(guān)系而研究的一種檢測方法。低頻疊加法是一種較好的方法，所監(jiān)測的交流損失電流在原理上會隨著劣化的發(fā)展而變大。但使用時必須注意電纜端部的工作狀態(tài)，例如為調(diào)整端部電

53、場分布而裝有應(yīng)力環(huán)時，即使電纜絕緣良好，交流損失電流也較大，因此僅根據(jù)監(jiān)測的交流損失電流信號，會做出“絕緣不良”的誤判斷。交流疊加法的優(yōu)點：大量的試驗證明：在水樹枝劣化的電纜上迭加偶數(shù)倍工頻約1Hz電壓時，被測的劣化信號最大。1Hz的劣化信號可作為電纜主絕緣性能好壞的判斷，主絕緣正常時的1Hz劣化信號通常在10nA以下。在電纜主絕緣水樹枝劣化狀況的研究方面，日本對交流電壓疊加法做了詳細的試驗。按照交流電壓疊加法的基本測量回路，如圖2-8所示。對出廠電纜和劣化電纜進行比對試驗，從試驗結(jié)果可以看出電源頻率為101Hz的交流電壓疊加法測量效果最好，可以用來判斷電纜主絕緣水樹枝劣化狀況。圖 STYLE

54、REF 1 s 2 SEQ 圖表 * ARABIC s 1 8交流電壓疊加法測量接線圖通過以上的分析，交流疊加法在線監(jiān)測法的原理和具體怎么實現(xiàn)是本文研究的重要目標。2.3影響損耗因數(shù)在線監(jiān)測值的因素分析溫度的影響:溫度對tan的影響隨材料、結(jié)構(gòu)的不同而不同。一般情況下tan值隨溫度的上升而增加。為便于比較，應(yīng)將不同溫度下測得的值換算至20C。應(yīng)當(dāng)指出換算系數(shù)也不是十分符合實際的。有的材料在溫度低于某一臨界值時，tan可能會隨溫度下降而上升，如較潮濕的材料。絕緣介質(zhì)中存在缺陷時，tan隨溫度上升而明顯增加。濕度的影響：濕度的影響相當(dāng)大，介質(zhì)吸濕受潮后不但電導(dǎo)損耗增大而且還會出現(xiàn)夾層極化，因而ta

55、n將大大增加。試品電容的影響：對電容量較小的設(shè)備介質(zhì)損耗角的正切值能有效的發(fā)現(xiàn)局部集中性的和整體分布性的缺陷。對電容量較大的設(shè)備，則只能發(fā)現(xiàn)整體分布性的缺陷。因為集中性所引起的損失增加占總損失的比例小而被掩蓋。電流互感器的影響：電流互感器由高導(dǎo)磁材料的磁環(huán)線圈和其它線性元件組成。其輸入輸出線性特性差，那會使輸出波形相對于輸入波形發(fā)生畸變，直接影響tan的監(jiān)測精度。另外輸入輸出信號間的相位差會隨著環(huán)境溫度的變化而變化，這對介質(zhì)損耗角監(jiān)測的穩(wěn)定性的影響是不能忽略的。電網(wǎng)頻率波動的影響：電網(wǎng)在實際運行中不可能嚴格的以50Hz的頻率運行，而是有一定的偏差，波動在500.2Hz范圍內(nèi)。如果在監(jiān)測時，單純

56、的以50Hz代替電網(wǎng)頻率，那將帶來誤差。諧波與噪聲的影響：電力系統(tǒng)中存在著各種非線性元件:如交流電動機、大型軋鋼設(shè)備、電力機車、大型整流裝置和電弧爐等。由于這些非線性元件存在將引入較大的3次以及其它的高次諧波分量15。另外，設(shè)備負載經(jīng)常變換，會產(chǎn)生各種噪聲。這些都會使傳感器輸出的信號包含各種各樣的成份：工頻(50Hz左右)信號，各高次諧波、白噪聲、瞬間脈沖及其它類型的干擾。而介質(zhì)損耗角又那么微小，很容易被淹沒掉，給監(jiān)測帶來難度，大大降低了介質(zhì)損耗角監(jiān)測的穩(wěn)定性和精度。而且在線監(jiān)測裝置本身還受到諧波與噪聲的影響。運行現(xiàn)場的各種電磁干擾：在運行現(xiàn)場復(fù)雜的電磁環(huán)境中，充斥著諸如線路的電暈信號、相鄰設(shè)

57、備的電場干擾和局部放電信號、電力系統(tǒng)內(nèi)部的高頻保護和載波信號等多種干擾信號。按其波形特征可以分為：1.連續(xù)的周期性的干擾信號，主要有電力系統(tǒng)的高頻保護和載波通信信號，系統(tǒng)外的無線通信信號和電網(wǎng)電壓的高次諧波分量；2.非周期性的脈沖干擾信號，主要有線路直接注入的電暈信號，其他設(shè)備的局部放電信號、硅整流信號。周期性干擾信號是在線檢測中影響精度的主要因素之一。2.4損耗因數(shù)在線監(jiān)測的算法研究2.4.1過零檢測比較法過零檢測比較法主要原理是通過比較施加于介質(zhì)上的電壓U和電流I的過零時刻t1和t2，求得兩者之間的相位差=2(t1-t2)/T(T為工頻周期)，從而求得介損角=/2-16。用脈沖計數(shù)求t=t

58、1-t2的值，若計數(shù)器計得的脈沖數(shù)n，而計數(shù)頻率為f，則t=n/f，測量裝置對的分辨率為2/(Tf)，可見只要計數(shù)頻率f足夠高就可保證較高的分辨率。此種方法的最大問題是對過零點測量要求極高，故波形畸變對測量精度影響極大，而變電站的各種干擾相當(dāng)嚴重。另外對過零檢測器的穩(wěn)定性有很高的要求17，但由于本系統(tǒng)大多在露天現(xiàn)場測量，較大的溫差引起的過零比較器的失調(diào)電壓及其零漂以及其它一些因素引起的直流分量有時也會嚴重影響測量精度，從而限制了此種方法的應(yīng)用18。2.4.2電壓電流波形積分法和過零計數(shù)法不同，文中研究的積分測量法并不直接對時間進行測量，而是測量電壓電流對應(yīng)的面積，為了闡明該方法的原理，用運行電

59、壓U和泄漏電流I在時域的波形來說明，如圖2-9所示。I(t)超前U(t)的角度設(shè)為15。此時，就表示介質(zhì)損耗角。從圖中可以直觀的看出，在電流幅值一定的情況下，角的大小實際上決定了圖中陰影部分的面積A的大小。A與必然存在著某種關(guān)系。因此，通過這種關(guān)系的運算，就能將對的測量，轉(zhuǎn)化為對面積和幅值的測量。同時，從數(shù)量關(guān)系來看，A要比大得多。因此，測量A就要比直接測量要容易些。這樣，就能將小信號測量轉(zhuǎn)換為大信號測量，從而有希望提高測量精度。這就是積分測量法的基本思想。在實際測量中，可以測量面積S的大小來測量。因為，在電流幅值一定的情況下，測量面積S與A是等價的。下面是推導(dǎo)與面積S的關(guān)系的過程。如圖2-9

60、所示:圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖表 * ARABIC s 1 9電壓電流波形相位圖設(shè)，則可以得到:（ STYLEREF 1 s 2 SEQ 公式 * ARABIC s 1 2）面積S則用數(shù)值積分進行了模擬計算。積分測量方法以電壓電流過零點相位差原理為基礎(chǔ)將小信號測量轉(zhuǎn)換為大信號測量，所以與過零計數(shù)法相比，從各項誤差指標來看，積分測量法有一定的進步，特別在抑制零點漂移方面15。但是如上面所預(yù)料的一樣，角與面積S、電流峰值Im、系統(tǒng)頻率，存在著如式(2-2)所描述的密切關(guān)系。因此易受如下因數(shù)影響: 在發(fā)生微小變化時:（ STYLEREF 1 s 2 SEQ 公式 * ARABIC