基于回复电压法的绝缘诊断装置开发

摘要

电力变压器是电力系统中非常关键的设备，其主要承担着变换电压、传输电能以及分配电能的任务。只有其正常运行，才能确保电力系统安全、可靠、优质。通过对变压器绝缘状态进行检测并且对其绝缘状态进行评估，进而可以制定出符合其自身合理的运行计划以及检修方案，这对于提高电力变压器利用率、电力系统可靠性和电能质量具有重要意义。
　　回复电压法(Return Voltage Meaurement，RVM)是一种新进提出的一种在线监测手段。该诊断方法以介电响应原理为理论基础，在测试过程中不需要对所要测试的设备进行取样，不会对设备本身造成损坏，同时操作简单、方便抗干扰能力强，这很好地弥补了传统检测等方法的不足。本文首先阐述了电力系统安全运行的重要意义，总结国内外变压器故障诊断常用的方法，介绍了目前较为成熟的基于介电响应特性的绝缘诊断设备。进一步分析介绍了国内对于回复电压的研究现状。其次在拓展Debye模型的基础上推导出了回复电压的公式，并结合相关数据，利用Simulink对其进行仿真，分析了充电电压、充电时间、充放电时间比对回复电压参数的影响。再次设计了测试系统的充电装置部分，主要包括高压直流稳压电源单元和开关单元的设计。根据高阻抗微弱信号的特点，从测量的原理出发，完成了器件的选型、测试电路的设计，并在此基础上完成了放大电路和滤波电路的设计。对于屏蔽，接地以及电磁兼容(EMC)等问题提出了相关解决方案。最后介绍了回复电压法硬件测试系统的数据采集部分，主要包括AD模块，快速存储模块DMA，和通信模块。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题背景及研究目的和意义

1．2变压器主绝缘体系的构成及老化原因

1．3变压器绝缘检测常用方法

1．3．1绝缘诊断方法研究现状

1．3．2绝缘诊断装置研究进展

1．4本文主要研究内容

第2章回复电压的理论推导与仿真

2．1电介质极化理论与测试原理

2．2变压器油纸绝缘扩展德拜模型

2．2．1变压器油纸绝缘结构实体模型

2．2．2扩展德拜模型

2．3回复电压理论推导

2．4回复电压的仿真

2．4．1充电电压对回复电压的影响

2．4．2充电时间对回复电压的影响

2．5本章小结

第3章充电模块的设计

3．1高压直流源的结构设计

3．1．1主电路功率器件选型

3．1．2逆变驱动电路设计

3．1．3多路隔离稳压电源设计

3．1．4高频变压器的设计

3．1．5倍压整流电路的设计

3．2开关电路的设计

3．2．1继电器模块

3．2．2光电隔离模块

3．3本章小结

第4章回复电压的测试系统

4．1运算放大器的选型

4．2高阻抗测试电路的设计

4．2．1采样电阻的选择

4．2．2保护电路的设计

4．3放大电路

4．4工频陷波电路

4．5噪声抑制与抗干扰设计

4．6本章小结

第5章数据采集系统的设计

5．1采集系统的组成

5．1．1 ADC转换模块

5．1．2直接存储器访问(DMA)模块

5．2通信模块

5．3本章小结

结论

参考文献

致谢