局部放電UHF法寬動(dòng)態(tài)范圍傳感器研究及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、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(yùn)行，國(guó)內(nèi)外對(duì)GIS局部放電檢測(cè)技術(shù)開展了大量的研究，特高頻(Ultra High Frequency，UHF)檢測(cè)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(cè)范圍小、帶寬低、信號(hào)頻率高、采集難度大、設(shè)備造

2、價(jià)昂貴、兼容性不佳等應(yīng)用問(wèn)題。
　　本文以GIS中UHF法局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為研究對(duì)象，以設(shè)備的應(yīng)用問(wèn)題為研究視角，通過(guò)對(duì)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(duì)GIS進(jìn)行更大范圍的檢測(cè)，并降低設(shè)備成本，提高兼容性，為局部放電監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)。論文的主要研究?jī)?nèi)容以及取得成果如下：
　　(1)運(yùn)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(yùn)用HFS

3、S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40dB動(dòng)態(tài)范圍的檢測(cè)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(cè)局部放電。
　　(2)運(yùn)用有源集成天線技術(shù)，對(duì)阿基米德螺旋天線、蝶形天線等寬頻帶天線進(jìn)行對(duì)比分析，并且對(duì)多種寬動(dòng)態(tài)范圍檢測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比研究，確定蝶形天線和對(duì)數(shù)檢波技術(shù)適合于GIS局部放電檢測(cè)。研制了寬動(dòng)態(tài)范圍的局部放電有源集成傳感器，并對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該傳感器具有44dB的動(dòng)態(tài)范圍，

4、700~900MHz的敏感頻段，0.3~1.5GHz的檢測(cè)頻段，適合局部放電檢測(cè)使用。
　　(3)運(yùn)用時(shí)分復(fù)用技術(shù)對(duì)多通道傳感器進(jìn)行采集，并對(duì)其抗干擾措施進(jìn)行分析和改進(jìn)；運(yùn)用頻分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)與電源的共線傳輸；通過(guò)眼圖分析了FPGA高速數(shù)字系統(tǒng)的信號(hào)完整性，并對(duì)其PCB設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。以高速FPGA為核心通過(guò)控制相關(guān)電路完成信號(hào)放大、濾波、采集、存儲(chǔ)并把數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)監(jiān)測(cè)診斷中心。
　　(4)分析了基于相位的局部放電檢測(cè)的