基于紫外光信号的高压电气设备放电检测研究

摘要

随着近年来国民经济的快速发展，整个社会对能源特别是电力方面的需求越来越大。电力设备在制造、运输、安装和运行中不可避免受到电场、热场、机械应力、化学腐蚀以及环境条件等因素的影响，导致绝缘系统的破坏，设备产生局部放电现象。据统计，我国电网中由于电气设备故障而直接引发的电网事故约占事故总量的1/3，仅仅比雷电灾害少，而放电是造成电力设备绝缘系统恶化的主要因素，因此若能对高压设备放电做到早发现、早处理，准确定位放电位置，对提高电网的安全稳定运行具有十分重要的意义。
　　论文对高压设备的放电辐射机理进行了详细的论述，并总结分析了高压设备的放电特征，基于此又对目前国内外高压电气设备放电检测的方法进行了对比分析，总结归纳为电测法和非电测法，主要包括脉冲电流法、超声波法、红外成像法、超高频法、基于紫外光信号法等。电测法容易受到一些电力磁场干扰，灵敏度低等缺点。论文在分析了高压设备放电光谱特征之后，提出了基于日盲型紫外传感器的紫外脉冲法的非电测法来进行放电检测，有效避免了电力磁场干扰，同时也排除了太阳辐射等为外界光线干扰。论文设计了放电检测系统，硬件系统主要包括基于光电倍增管（PMT）R7154日盲紫外传感器的工作电路、信号处理电路（包括 I/U转换、增益放大等）、数据采集卡 USB_DAQ_PIC16F877_VO5对放电检测数据进行采集和存储电路、温湿度采集电路（分别利用温度传感器DS18B20、湿度传感器DHT11来实现温度和湿度的采集）、模拟高压设备放电及控制装置等，并设计了检测装置工作平台。针对各个硬件模块设计了相应的软件部分来完成各自的功能，采用 LABVIEW、MATLAB等软件来实现数据采集、存储、处理，并设计了简单的用户界面。
　　论文在实验室模拟了高压设备放电来对系统的有效性进行了测试，结果表明该系统能够有效地检测高压设备放电情况，具有较好的灵敏度和准确性，并对光信号与放电信号之间的关系进行了探讨，达到了预期目标。

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1 绪论

1.1 课题研究背景及研究意义

1.2 高压电气设备放电研究历史和研究现状

1.3 论文主要工作及章节安排

2 基于紫外脉冲法的高压电气设备放电检测理论

2.1 引言

2.2 高压电气设备电晕放电

2.3 电晕放电光谱分析

2.4 基于紫外光信号的放电检测

2.5 本章小结

3 基于日盲型紫外传感器放电检测硬件系统设计

3.1 引言

3.2 放电检测系统设计概述

3.3 电晕放电检测硬件系统设计

3.4 计算机接口技术及通信设计

3.5 放电检测系统硬件的抗干扰研究

3.5 本章小结

4 基于日盲型紫外传感器放电检测软件系统设计

4.1 引言

4.2 放电检测系统软件设计

4.3 用户界面

4.4 放电检测系统软件的抗干扰研究

4.5 本章小结

5 高压电气设备放电检测系统测试及结果分析

5.1 引言

5.2 电晕放电检测试验

5.3 放电检测系统的实验结果及分析

5.4 紫外脉冲信号与电信号的关系

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

附录 A作者在攻读学位期间参加的主要科研项目