本文關(guān)鍵詞：局部放電UHF法寬動態(tài)范圍傳感器研究及監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 封閉式氣體絕緣組合電器 局部放電 特高頻 檢測 動態(tài)范圍

【摘要】：氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear,GIS)廣泛應(yīng)用于城市供電等高壓輸變電系統(tǒng)中。局部放電既是GIS絕緣劣化的征兆和表現(xiàn)形式,又是絕緣進(jìn)一步劣化的原因。為了保證GIS的安全可靠運行,國內(nèi)外對GIS局部放電檢測技術(shù)開展了大量的研究,特高頻(Ultra High Frequency,UHF)檢測法在GIS局部放電研究中處于重要地位。但到目前為止,仍存在傳感器監(jiān)測范圍小、帶寬低、信號頻率高、采集難度大、設(shè)備造價昂貴、兼容性不佳等應(yīng)用問題。本文以GIS中UHF法局部放電監(jiān)測系統(tǒng)為研究對象,以設(shè)備的應(yīng)用問題為研究視角,通過對數(shù)域檢波和基于FPGA的高速數(shù)據(jù)處理等方法,依據(jù)IEC61850進(jìn)行建模,力圖使用更少的傳感器對GIS進(jìn)行更大范圍的檢測,并降低設(shè)備成本,提高兼容性,為局部放電監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)。論文的主要研究內(nèi)容以及取得成果如下:(1)運用電磁波理論定性分析局部放電電磁波在GIS內(nèi)的衰減特性,運用HFSS仿真軟件定量分析衰減程度以及傳感器安裝位置,研究表明需要高于40d B動態(tài)范圍的檢測裝置安裝在盆式絕緣子上,才能有效的在20米范圍內(nèi)檢測局部放電。(2)運用有源集成天線技術(shù),對阿基米德螺旋天線、蝶形天線等寬頻帶天線進(jìn)行對比分析,并且對多種寬動態(tài)范圍檢測方法進(jìn)行對比研究,確定蝶形天線和對數(shù)檢波技術(shù)適合于GIS局部放電檢測。研制了寬動態(tài)范圍的局部放電有源集成傳感器,并對其進(jìn)行了測試,實驗結(jié)果表明,該傳感器具有44d B的動態(tài)范圍,700~900MHz的敏感頻段,0.3~1.5GHz的檢測頻段,適合局部放電檢測使用。(3)運用時分復(fù)用技術(shù)對多通道傳感器進(jìn)行采集,并對其抗干擾措施進(jìn)行分析和改進(jìn);運用頻分復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)信號與電源的共線傳輸;通過眼圖分析了FPGA高速數(shù)字系統(tǒng)的信號完整性,并對其PCB設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)。以高速FPGA為核心通過控制相關(guān)電路完成信號放大、濾波、采集、存儲并把數(shù)據(jù)上傳到上位機監(jiān)測診斷中心。(4)分析了基于相位的局部放電檢測的監(jiān)測模式以及錄波模式,設(shè)計了下位機檢測軟件。根據(jù)智能變電站IEC61850協(xié)議進(jìn)行了局部放電信息的建模,增強局部放電監(jiān)測系統(tǒng)在各不同站內(nèi)的兼容性。本文最后利用研制的局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)在110k V三相共筒式GIS中進(jìn)行了現(xiàn)場實測,試驗結(jié)果驗證了系統(tǒng)的有效性。
【關(guān)鍵詞】：封閉式氣體絕緣組合電器 局部放電 特高頻 檢測 動態(tài)范圍
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM595
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 研究背景與意義10-15
• 1.2 GIS局部放電檢測方法15-16
• 1.3 研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 局部放電電磁波衰減特性研究21-32
• 2.1 局部放電電磁波的產(chǎn)生與傳播衰減21-24
• 2.2 局部放電電磁波在GIS內(nèi)傳播的HFSS仿真24-29
• 2.3 寬動態(tài)范圍檢測方法研究29-31
• 2.3.1 寬動態(tài)范圍檢測方法29-30
• 2.3.2 寬動態(tài)范圍局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)組成30-31
• 2.4 小結(jié)31-32
• 第3章 寬動態(tài)范圍的有源集成傳感器研究與設(shè)計32-47
• 3.1 有源集成傳感器概述與傳感器結(jié)構(gòu)研究32-33
• 3.2 寬動態(tài)范圍傳感器的寬頻帶天線33-40
• 3.2.1 UHF法檢測GIS局部放電傳感器天線影響因素分析33
• 3.2.2 局部放電檢測天線對比研究33-37
• 3.2.3 天線長寬及加載電阻的影響分析與實體天線測試37-40
• 3.3 寬動態(tài)范圍的降頻模擬電路40-46
• 3.3.1 基于對數(shù)域變化的動態(tài)范圍擴增的原理及其仿真41-43
• 3.3.2 寬動態(tài)范圍的降頻模擬電路的設(shè)計43-44
• 3.3.3 寬動態(tài)范圍的降頻模擬電路的測試及電容參數(shù)對輸出的影響44-46
• 3.4 小結(jié)46-47
• 第4章 UHF法局部放電監(jiān)測系統(tǒng)主機硬件研制47-63
• 4.1 傳感器信號的輸入、調(diào)理與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊47-54
• 4.1.1 信號電源共線傳輸?shù)念l分復(fù)用技術(shù)研究47-49
• 4.1.2 多通道傳感器多路復(fù)用時的干擾抑制49-51
• 4.1.3 信號調(diào)理及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路51-53
• 4.1.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊測試53-54
• 4.2 基于FPGA的局部放電主機 200MHz高速數(shù)字緩存模塊54-59
• 4.2.1 基于FPGA的高速數(shù)字緩存模塊的硬件設(shè)計54-56
• 4.2.2 SDRAM數(shù)據(jù)信號完整性分析與PCB設(shè)計改進(jìn)56-57
• 4.2.3 數(shù)據(jù)緩存模塊測試57-59
• 4.3 基于以太網(wǎng)通訊的高速數(shù)據(jù)上傳模塊59-62
• 4.3.1 基于TCP/IP協(xié)議的 10/100M以太網(wǎng)硬件59-61
• 4.3.2 TCP client模式的以太網(wǎng)傳輸測試及其與485總線傳輸對比61-62
• 4.4 小結(jié)62-63
• 第5章 局部放電檢測系統(tǒng)軟件開發(fā)及IEC61850建模63-75
• 5.1 基于FPGA的局部放電檢測方法63-66
• 5.2 基于SOPC與NIOSII的局部放電軟件開發(fā)與采集策略研究66-69
• 5.3 基于IEC61850協(xié)議的智能變電站數(shù)據(jù)建模69-73
• 5.3.1 邏輯節(jié)點建模70-72
• 5.3.2 數(shù)據(jù)類建模72-73
• 5.3.3 邏輯設(shè)備建模73
• 5.4 小結(jié)73-75
• 第6章 動態(tài)范圍測試及現(xiàn)場驗證實驗75-82
• 6.1 局部放電檢測系統(tǒng)主機調(diào)試與安裝75-76
• 6.2 UHF局部放電傳感器動態(tài)范圍測試76-78
• 6.3 110kV GIS母線局部放電現(xiàn)場實測78-81
• 6.3.1 局部放電現(xiàn)場試驗原理圖與試驗平臺78-79
• 6.3.2 GIS內(nèi)部尖端缺陷安置79
• 6.3.3 試驗步驟79-80
• 6.3.4 試驗結(jié)果及分析80-81
• 6.4 小結(jié)81-82
• 結(jié)論與展望82-84
• 參考文獻(xiàn)84-90
• 致謝90-91
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄91

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