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The dielectric loss plays an important role to reflect the insulated property of high voltage electric equipment. The concept and significance of dielectric loss angle is introduced in this paper. The traditional methods and a digital method called fundamental harmonic phase separation of measurement of dielectric loss angle is analyzed. An algorithm for fundamental harmonic phase separation under asynchronous sampling is gave that the voltage and current signals were sampled by equal time intervals and errors caused by the signal period fluctuation were compensated. The hardware implementation for a measuring system based on the algorithm was described in this paper. The scheme is simulated and tested by LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench), which is invented by NI co. The results of simulation and tests show that measuring system invented implement measurement of electric capacity equipment on line. It breaks the limit of handling and showing data in the traditional measurement, which has higher intelligent ability and ratio between property and price. Key words: dielectric loss angle; virtual instruments; LabVIEW ; asynchronous sampling 1 绪论 1.1 电气设备的绝缘故障及其危害性 电气设备是组成电力系统的基本元件，是保证供电可靠性的基础[1]。无论是大型关键设备如发电机、变压器，还是小型设备如电力电容器、绝缘子等，一旦发生失效，必将引起局部甚至全部地区的停电。而导致设备失效的主要原因是其绝缘性能的劣化。绝缘劣化有很多原因，不仅电应力可引起绝缘劣化，导致绝缘故障，而且机械力或热的作用，或者和电场的共同作用，最终也会发展为绝缘性故障。例如，变压器短路故障产生的巨大电磁力会引起绕组变形，使绝缘受损而导致发生匝间击穿；变压器内局部过热可导致油温上升，使绝缘过热而发生裂解，最后发展为放电性绝缘故障。鉴于绝缘故障在电力故障中所占的比重及其后果的严重性，电力运行部门历来十分重视电气设备的绝缘监督。 1.2 目前在线监测绝缘状况在国内外发展及趋势 20世纪60年代，美国最先开发监测和诊断技术，成立了庞大的故障研究机构。在20世纪60年代初，美国即已使用可燃气体总量（TCG）检测装置，来测定变压器储油柜油面上的自由气体，以判断变压器的绝缘状态，但这种装置对潜伏性故障无能为力。针对这一局限性，日本等国研究使用气相色谱仪，在分析自由气体的同时，分析油中溶解气体，有利于发现早期故障。但其主要缺点是要取油样，需要在实验室进行分析，试验时间长，故不能在线连续监测。20世纪70年代中期，能使油中气体分离的高分子塑料渗透膜的发明和应用，解决了在线连续监测问题。20世纪70年代以来，前苏联的在线监测技术发展也很快，特别是电容性设备绝缘监测和局部放电的在线监测。自20世纪80年代，我国在线监测技术也得到了迅速发展，各省电力部门都研制了电容性设备的监测装置，主要监测电力设备的介质损耗、电容值、三相不平衡电流[2]。从国内外发展状况的总体来看，目前多数监测系统的功能还比较单一。今后在线监测技术的发展趋势应是： （1）多功能多参数的综合监测和诊断，即同时监测能反映其电气设备绝缘多个特征 参数。 （2）对电站或变电站的整个电气设备实行集中监测和诊断，形成一套完整的分布式 在线监测系统。 （3）不断提高监测系统的可靠性和灵敏度。 （4）在不断积累监测数据和诊断经验的基础上，发展人工智能技术，建立人工神经 网络专家系统，实现绝缘诊断的自动化。 目录 摘要…………………………………………….……………………………….………Ⅰ ABSTRACT…………………………………………………………………………..….Ⅱ 1 绪论………………………………………………………………….………..……..……..1 1.1 电气设备的绝缘故障及其危害性……………………………………………………. 1 1.2 在线监测绝缘状况在国内外的发展及趋势……………………………………………1 1.3 介质损耗及介质损耗角…………………………………………………………………2 1.3.1 介质损耗的概念…………………………………………………………………. 2 1.3.2 介质损耗的基本形式…………………………………………………………… .2 1.3.3介质损耗角………………………………………………………………………..2 1.4介质损耗检测的意义及其注意问题.…………………….……………………………3 2 虚拟仪器简介 5 2.1虚拟仪器概述…………………………………………………………………………...5 2.2 虚拟仪器的特点 5 2.3 虚拟仪器技术的发展 6 2.4 虚拟仪器的分类……………………………………………………………………….6 2.5 虚拟仪器的应用 8 2.6 虚拟仪器技术的三个组成部分……………………………………………………….8 2.7 虚拟仪器技术的四大优势. ………………………………………………………….9 3 LABVIEW开发平台 11 3.1 LABVIEW 的发展 11 3.2 LABVIEW的结构 11 3.3 LabVIEW的优势……………………………………………………………………..13 4 介质损耗检测方法 15 4.1 电桥法 15 4.2 伏安法 16 4.3 自由轴法 17 4.4 相位差法 17 4.5 过零点电压比较法…………………………………………………………………..18 4.6 基波相位分离法……………………………………………………………………..19 4.7 介质损耗角的异频检测……………………………………………………………..20 5 基于基波相位分离法的非同步采样补偿算法 21 6基于非同步采样补偿算法的在线检测VI设计 23 6.1 虚拟信号发生器的设计 23 6.2 虚拟正弦电压、电流信号设计 24 6.3 波形采样和测量模块 27 6.4 公式运算模块 28 6.5 程序线路连接图 29 6.6介质损耗角的仿真测量 32 7 介质损耗角检测系统的设计……………………………………….……………. 33 7.1 系统的总体结构……………………………………………………………………. 33 7.2 信号采集……………………………………………………………………………. 33 7.3 信号处理……………………………………………………………………………. 33 7.4信号传输与通信…………………………………………………………………….. 34 7.5数据分析与判断和数据显示………………………………………..……..…….. 34 结论………….……….……………………………………………………………….……..35 致谢………………………….………….…………………………………….……………..36 参考文献 37 参考文献 [1]王昌长，李福棋，高胜友.电力设备的在线监测与故障诊断[M].北京：清华大学出版社，2006：4-6. 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