隨著當(dāng)前世界形勢(shì)的不斷復(fù)雜變化和我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速健康發(fā)展,現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電力供應(yīng)的安全可靠的性能的要求越來越高。變壓器是大規(guī)模遠(yuǎn)程輸電系統(tǒng)關(guān)鍵部件,為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和快速處置變壓器工作過程可能發(fā)生的故障,防范變壓器故障帶來的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患,因此,研究和建立變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)與系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器監(jiān)測(cè)監(jiān)控、狀態(tài)感知與故障發(fā)現(xiàn),這對(duì)于保障電力系統(tǒng)安全具有重要意義。本論文側(cè)重監(jiān)控系統(tǒng)原型開發(fā),以Simulink為工具,從變壓器各關(guān)鍵部件的系統(tǒng)建模入手,提出基于計(jì)算機(jī)仿真的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法,研究并建立了變壓器遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控平臺(tái)。研究?jī)?nèi)容主要分為三個(gè)部分:一是變壓器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì),二是變壓器數(shù)據(jù)生成和傳輸系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn),三是變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件的開發(fā)。在變壓器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,首先分析了變壓器幾種常見故障的成因及影響該故障的監(jiān)測(cè)參量,針對(duì)變壓器各個(gè)監(jiān)測(cè)參量的特點(diǎn)和變壓器復(fù)雜的監(jiān)測(cè)環(huán)境,分別設(shè)計(jì)了與之適應(yīng)的傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),用來完成監(jiān)控參量的數(shù)據(jù)采集。其次,針對(duì)大型電網(wǎng)變壓器數(shù)目多、地理位置分散、野外環(huán)境復(fù)雜、通信距離遠(yuǎn)的特點(diǎn),考慮到電力系統(tǒng)在線本地監(jiān)控成本大和管控難的實(shí)際,提出了一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

變壓器繞組絕緣熱老化率——溫度圖

變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)9分散在野外的監(jiān)控需求。圖2-2光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2-2OpticalFiberGratingTemperatureMeasuringSystemStructure光柵溫度測(cè)量過程是利用鋸齒波濾波器上的壓電體器件，該器件持續(xù)掃描自由光譜，如果濾波器波長(zhǎng)與光纖傳感器的中心波長(zhǎng)大小一致時(shí)，那么探測(cè)器可以探測(cè)傳感器中的光，再利用數(shù)據(jù)采集裝置獲取電壓信號(hào)，那么經(jīng)過此過程外來輸入溫度信號(hào)經(jīng)光纖光柵傳感器轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，為了使電壓信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)范圍內(nèi)的信號(hào)，研究中采用信號(hào)調(diào)理電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，然后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。如下圖所示：圖2-3繞組溫度數(shù)據(jù)采集過程Fig.2-3WindingTemperatureDataCollectionProcess2.1.2基于超聲波傳感器的局部放電監(jiān)測(cè)局部放電現(xiàn)象是指電氣設(shè)備，常見的有變壓器、斷路器等，這些設(shè)備在高電壓作用下，在設(shè)備內(nèi)部絕緣物質(zhì)出現(xiàn)的放電現(xiàn)象。局部放電的發(fā)生機(jī)理是一個(gè)復(fù)雜的物理過程，那么也就導(dǎo)致產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因不是很明晰。變壓器的局部放電現(xiàn)象通常發(fā)生在變壓器的絕緣油氣泡或者固體的變壓器絕緣物質(zhì)的空氣間隙中，從宏觀角度而言，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，變壓器油中氣泡通常帶電，那么也就是說帶電的氣泡在變壓器的強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境下會(huì)受到電場(chǎng)力的作用，由于氣泡性質(zhì)是一種內(nèi)空物質(zhì)，在力的作用下則會(huì)發(fā)生形變，氣泡體積發(fā)生變化，又因?yàn)闅馀蒹w積的變化也會(huì)影響其周圍產(chǎn)生疏密相間的波[33]�；诖诉^程，我們可以得到，如果測(cè)量這種波也就意味著測(cè)量到了變壓器的局部放電現(xiàn)象，這種疏密相間的波是超聲波。局部放電現(xiàn)象產(chǎn)生超聲波的過程，本質(zhì)上就是電能、機(jī)械能、聲能幾種能量之間相互轉(zhuǎn)換的過程。該放電過程中氣泡模型[34]如圖2-4所示：

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2-4變壓器局部放電氣泡模型Fig.2-4ModelofTransformerPartialDischargeAirBubbles假定變壓器內(nèi)部有個(gè)氣泡為Q，氣泡半徑為r，氣泡質(zhì)量為M，在發(fā)生局部放電現(xiàn)象發(fā)生之前氣泡受到外加電場(chǎng)力作用eF，qF是氣泡內(nèi)部與外加電場(chǎng)力相平衡的力，根據(jù)受力分析可得，氣泡此時(shí)收到一對(duì)平衡力作用處于受力平衡狀態(tài)，體積不發(fā)生改變。當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí)，氣泡所受的電場(chǎng)力eF消失，根據(jù)受力分析，氣泡處于不平衡的狀態(tài)，于是發(fā)生震動(dòng)，此時(shí)對(duì)施加的力有三個(gè)：力順元件mC對(duì)氣泡壁有彈力作用、力阻元件mR與氣泡壁之間的摩擦力、質(zhì)量元件mM與氣泡壁之間的慣性力[35]。研究表明，時(shí)間在不超過納秒時(shí)，超聲波的幅值大小與脈沖的寬度關(guān)系成正比例，當(dāng)時(shí)間超過10ns，則會(huì)出現(xiàn)超聲波迅速減小，反應(yīng)在幅值與脈沖寬度的關(guān)系為，幅值與脈沖寬度的N次方成反比，但超聲波頻率與脈沖寬度無關(guān)。傳統(tǒng)的局放監(jiān)測(cè)方法為脈沖電流法，脈沖電流法是局部放電研究的基礎(chǔ)，但是電脈沖信號(hào)在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)會(huì)有很大的干擾，很難正確得到放電信號(hào)，另外還存在在線結(jié)果與離線結(jié)果的等效性等問題，新型的超聲波傳感器就完美的規(guī)避了這些問題。目前采用較為廣泛的超聲波局放監(jiān)測(cè)法，其本質(zhì)就是在電力設(shè)備的運(yùn)行中外殼部分安裝一個(gè)新型超聲波局部放電傳感器，基于該設(shè)備對(duì)局放發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的超聲波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。電力設(shè)備在其運(yùn)行的過程周圍存在著較強(qiáng)的局部電磁干擾，而新型的超聲波局部檢測(cè)方案采用了非電磁波檢測(cè)的方法，在一定程度上可以有效避免周圍電磁干擾信號(hào)，進(jìn)而取得更好的局放檢測(cè)和甄別效果。其次，超聲波局部放電傳感器系統(tǒng)可以很方便地實(shí)現(xiàn)局部放電位置的定位，確定和檢測(cè)局部超聲波放電的位置，這樣既可以為局放現(xiàn)象的診斷和電力變壓器設(shè)備的維修提供有

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]智能診斷方法在電力變壓器故障識(shí)別中的應(yīng)用研究[J]. 王斌.  科技風(fēng). 2020(09)
[2]電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)處理策略分析[J]. 王聰.  通信電源技術(shù). 2020(04)
[3]變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)智能系統(tǒng)應(yīng)用分析[J]. 陳翠萍,王植,劉珂,陳江添.  自動(dòng)化應(yīng)用. 2019(12)
[4]基于組態(tài)王的變電站運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 黃炎.  電子測(cè)試. 2019(22)
[5]配電室在線監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 時(shí)啟凡,孫洲同.  科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊. 2019(06)
[6]基于Simulink和LabVIEW的脈沖電源虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[J]. 張圣,李震梅,李海濤,路通,柳娜.  實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2019(01)
[7]基于LabVIEW的變壓器運(yùn)輸在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 呂安,熊樹生,徐宏飛,姜振軍,羅源,周彩玲.  現(xiàn)代機(jī)械. 2018(06)
[8]智能變電站主設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J]. 范少杰.  電工技術(shù). 2018(24)
[9]變電站主變壓器絕緣在線監(jiān)測(cè)分析[J]. 馬學(xué)義.  自動(dòng)化應(yīng)用. 2018(12)
[10]基于云服務(wù)的干式變壓器遠(yuǎn)程監(jiān)控終端設(shè)計(jì)[J]. 陳爾奎,賈萌,韓清春.  電測(cè)與儀表. 2019(03)

博士論文
[1]電力變壓器狀態(tài)評(píng)估及故障診斷方法研究[D]. 鄭含博.重慶大學(xué) 2012
[2]計(jì)及電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備狀態(tài)檢修理論研究[D]. 李明.山東大學(xué) 2012
[3]電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修策略的研究[D]. 郇嘉嘉.華南理工大學(xué) 2012

碩士論文
[1]變壓器在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 萬季青.湖北工業(yè)大學(xué) 2018
[2]電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估與剩余壽命分析[D]. 申暢.河北工業(yè)大學(xué) 2017
[3]光聲光譜技術(shù)在變壓器在線監(jiān)測(cè)與故障診斷中的應(yīng)用研究[D]. 王倩.華北電力大學(xué) 2016
[4]基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的輸變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)估及故障預(yù)警[D]. 王晨.華北電力大學(xué) 2015
[5]大型變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用分析[D]. 王繼偉.山東大學(xué) 2013



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