本文關鍵詞：GIS局部放電超聲信號傳播特性及檢測系統(tǒng)設計

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【摘要】：氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear, GIS)由于其諸多優(yōu)點,在電力系統(tǒng)中應用越來越廣泛,特別是城市供電等高壓輸變電系統(tǒng)中。GIS中局部放電現(xiàn)象是其絕緣性能下降的一種征兆現(xiàn)象,并且會進一步劣化絕緣性能引起更大的事故。為了保證GIS穩(wěn)定安全運行,針對GIS局部放電檢測技術國內外進行了大量理論和實驗研究。目前有多種方法可對局部放電進行有效檢測,但各種手段性能不盡完善,超聲波法作為一種重要的局部放電檢測手段得到了廣泛的應用,然而關于局放超聲信號的數(shù)值仿真研究非常少,相關研究多為實驗研究結果。因此針對這一問題利用時域有限差分法對GIS中超聲信號的傳播特性進行仿真,并參考仿真結果設計了一款超聲局放檢測儀。通過研究GIS中局放超聲信號的傳播規(guī)律,可以為超聲時延計算,基于幅值衰減定位計算提供理論依據(jù),并為現(xiàn)場局放檢測提供理論參考。論文的主要研究內容以及取得成果如下：(1)利用電力聲方法對局放超聲信號產生機理進行研究,并對壓電式超聲傳感器的檢測特性進行分析,影響超聲傳感器檢測靈敏度的主要因素包括壓電晶體厚度和目標聲波波速,探頭的諧振頻率大小隨著壓電晶體的厚度減小而迅速增大。(2)利用FDTD法對聲波動方程進行離散化處理,建立基于110kV標準的GIS超聲傳播仿真模型,對超聲信號在GIS中的衰減特性,折反射問題,聲壓分布特性,局放源位置的影響,檢測角度的影響等進行仿真研究,結果表明超聲信號幅值大小與傳播距離基本成反比例關系,在氣固界面發(fā)生嚴重的界面損耗,金屬導桿對超聲信號傳播有嚴重的阻擋效應,GIS底部為一個重要的傳感器安裝位置。(3)進行超聲檢測系統(tǒng)的研制,該部分主要包括軟件和硬件兩部分。硬件部分包括參考GIS中局部放電超信號的特性對聲發(fā)射傳感器進行選型,設計相應的前置放大濾波電路,并設計以FPGA芯片為控制核心的數(shù)據(jù)采集和傳輸模塊,利用SOPC搭建所需要的硬件資源,通過NiosII軟件編寫局放超聲信號的下位機軟件系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集及傳輸?shù)目刂撇呗浴１疚淖詈罄醚兄频木植糠烹姍z測系統(tǒng)在110kV三相分筒式GIS中進行了現(xiàn)場實測,試驗結果驗證了系統(tǒng)的有效性。
【關鍵詞】：GIS 局部放電 時域有限差分 超聲
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM595
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景與意義10-12
• 1.2 GIS局部放電檢測方法12-15
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 局放超聲信號傳播特性研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 局放超聲檢測研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 主要研究內容17-19
• 第2章 局放超聲信號產生及檢測方法原理19-27
• 2.1 局部放電超聲信號產生機理分析19-22
• 2.1.1 描述聲場的物理量19-20
• 2.1.2 電—力—聲類比20-21
• 2.1.3 局部放電產生超聲波機理21-22
• 2.2 局部放電的表征參數(shù)22-23
• 2.3 聲測法檢測原理23-25
• 2.4 本章小結25-27
• 第3章 局放超聲信號傳播特性仿真分析27-49
• 3.1 時域有限差分法簡介27-32
• 3.1.1 時域有限差分法基本概念27
• 3.1.2 時域有限差分法基本原理27-31
• 3.1.3 FDTD方法的CFL穩(wěn)定條件31
• 3.1.4 PML吸收邊界31-32
• 3.2 聲場的波動方程32-33
• 3.3 GIS腔體內局放超聲信號傳播特性33-47
• 3.3.1 建模過程34-39
• 3.3.2 超聲信號的衰減特性39-42
• 3.3.3 超聲信號折反射問題42-44
• 3.3.4 金屬導桿對超聲信號傳播的影響44-47
• 3.4 本章小結47-49
• 第4章 GIS局放超聲檢測系統(tǒng)設計49-62
• 4.1 超聲傳感器49-51
• 4.1.1 超聲傳感器分類49-50
• 4.1.2 傳感器選型50-51
• 4.2 超聲檢測系統(tǒng)硬件設計51-58
• 4.2.1 前置放大與濾波電路52-55
• 4.2.2 AD模塊設計55-56
• 4.2.3 數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊56-58
• 4.3 局放超聲檢測軟件系統(tǒng)設計58-61
• 4.3.1 開發(fā)環(huán)境介紹58-59
• 4.3.2 系統(tǒng)控制單元設計59-60
• 4.3.3 緩存及預判斷模塊設計60-61
• 4.4 本章小結61-62
• 第5章 硬件測試與現(xiàn)場試驗62-70
• 5.1 前置放大與濾波電路測試62-64
• 5.1.1 放大電路測試62-63
• 5.1.2 濾波電路測試63-64
• 5.2 信號采集與數(shù)據(jù)傳輸測試64-65
• 5.2.1 數(shù)據(jù)傳輸測試64-65
• 5.2.2 整體測試65
• 5.3 現(xiàn)場測試65-69
• 5.3.1 局部放電試驗平臺66
• 5.3.2 局部放電試驗平臺66-67
• 5.3.3 實驗方案67
• 5.3.4 試驗結果及分析67-69
• 5.4 本章小結69-70
• 第6章 總結與展望70-72
• 6.1 論文的主要研究工作及結論70-71
• 6.2 需要進一步研究的問題71-72
• 參考文獻72-77
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄77-78
• 致謝78

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐劍,黃成軍,錢勇;多態(tài)性局部放電簇的小波提取算法[J];上海交通大學學報;2005年S1期

2 買買提·努爾;石海珍;齊鐵東;;局部放電帶電巡檢技術的應用研究[J];科技創(chuàng)新與應用;2013年02期

3 D.Train;徐光澤;;運行中的高壓電壓互感器局部放電的測量[J];變壓器;1978年02期

4 沈文琪;;用計算機計測局部放電[J];電力電容器;1985年03期

5 斯特列漢格·B;李建明;;局部放電起始和熄滅電壓的含義[J];西南電力;1988年02期

6 張鵬輝,于欽學,任文娥;局部放電在線窄帶檢測系統(tǒng)的研究[J];高電壓技術;2000年01期

7 李新,孫才新,廖瑞金,李劍,顧樂觀;識別局部放電的新特征量——分維數(shù)的研究[J];高電壓技術;2000年01期

8 趙中原,邱毓昌,馬翠姣,羅俊華,馮江,袁檢,蔡慶;分形學在局部放電特征提取中應用初探[J];高電壓技術;2001年01期

9 李劍,孫才新,陳明英,杜林,袁志堅;局部放電識別中分維數(shù)分布的研究[J];高壓電器;2001年02期

10 李劍,孫才新,杜林,李新,周nv;局部放電灰度圖象分維數(shù)的研究[J];中國電機工程學報;2002年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李剛;韓立臏;朱鐵劍;;數(shù)字式局部放電測試系統(tǒng)的研制[A];’02全國電工測試技術學術交流會論文集[C];2002年

2 朱祖松;張紅斌;;局部放電現(xiàn)場測試技術[A];’02全國電工測試技術學術交流會論文集[C];2002年

3 冉漢政;劉華昌;于成龍;;直流局部放電測試系統(tǒng)的研制[A];中國工程物理研究院科技年報（2005）[C];2005年

4 王靜;唐炬;魏剛;李劍;;統(tǒng)計參數(shù)用于局部放電模式識別的研究[A];’02全國電工測試技術學術交流會論文集[C];2002年

5 虞蒼璧;高勝友;李福祺;談克雄;;使用組合神經網(wǎng)絡的電容器模型局部放電模式識別研究[A];’02全國電工測試技術學術交流會論文集[C];2002年

6 劉華昌;;電容器直流局部放電指紋分析[A];2008中國儀器儀表與測控技術進展大會論文集（Ⅲ）[C];2008年

7 錢勇;黃成軍;姚林朋;郭燦新;高明月;江秀臣;;地鐵直流電纜局部放電故障分析[A];08全國電工測試技術學術交流會論文集[C];2008年

8 于成龍;吳偉;;基于超高頻傳感器的變壓器局部放電定位方法[A];第十屆沈陽科學學術年會論文集（信息科學與工程技術分冊）[C];2013年

9 王中龍;張營;戴嘉彤;王澤眾;史琳;李歡歡;;一種識別局部放電類型的新方法[A];山東電機工程學會2012年度學術年會論文集[C];2012年

10 彭煒文;田慕琴;宋建成;溫敏敏;;礦用隔爆型干式變壓器典型局部放電模式識別[A];第24屆全國煤礦自動化與信息化學術會議暨第6屆中國煤礦信息化與自動化高層論壇論文集[C];2014年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 通訊員 李想 聶津;福州電業(yè)局局部放電測試技術通過鑒定[N];中國電力報;2005年

2 記者 祁文運;山西公司三科技項目通過驗收[N];國家電網(wǎng)報;2011年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 韓帥;頻變電—熱應力對高頻電力變壓器絕緣特性的耦合作用機制[D];山東大學;2015年

2 鄭書生;變壓器繞組中局部放電特高頻定位方法研究[D];華北電力大學;2015年

3 金虎;基于多參量的GIS局部放電發(fā)展過程研究及嚴重程度評估[D];華北電力大學;2015年

4 羅楊;局部放電對聚酰亞胺薄膜的損傷特性及材料改性研究[D];西南交通大學;2014年

5 楊霽;基于小波多尺度變換的局部放電去噪與識別方法研究[D];重慶大學;2004年

6 牛海清;高壓直流局部放電的模糊識別及去噪策略[D];華南理工大學;2009年

7 常文治;電力電纜中間接頭典型缺陷局部放電發(fā)展過程的研究[D];華北電力大學;2013年

8 劉帆;局部放電下六氟化硫分解特性與放電類型辨識及影響因素校正[D];重慶大學;2013年

9 金卓睿;變壓器局部放電超高頻監(jiān)測分形天線與最優(yōu)小波去噪及信號識別研究[D];重慶大學;2008年

10 畢為民;變壓器局部放電監(jiān)測中以小波包去噪和統(tǒng)計量識別放電模式的研究[D];重慶大學;2003年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 史曉東;局部放電超聲波傳感器檢測技術研究[D];河北大學;2015年

2 吳炬卓;中壓電纜局部放電帶電檢測的白噪聲抑制和放電類型識別方法研究[D];華南理工大學;2015年

3 陳武奮;局放的高頻電流和超聲信號與SVR估計模型研究[D];昆明理工大學;2015年

4 曾志明;改進的OGA-SVM及其在氣體絕緣系統(tǒng)局部放電識別上的應用[D];華南理工大學;2015年

5 夏燁;智能GIS設備檢測平臺局部放電模擬技術的研究[D];華北電力大學;2015年

6 劉昌標;GIS特高頻局部放電特征量優(yōu)選及類型識別研究[D];華北電力大學;2015年

7 張曉涵;油紙絕緣復合電壓下氣隙模型局部放電發(fā)展過程研究[D];華北電力大學;2015年

8 賈薇;基于LabWindows_CVI的變壓器局部放電超聲波定位系統(tǒng)[D];電子科技大學;2015年

9 董愛雪;高壓電氣設備局部放電智能視頻監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2015年

10 褚鑫;油紙絕緣典型缺陷局部放電特征提取與模式識別研究[D];中國礦業(yè)大學;2015年

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本文編號：935287