基于频域介电谱法的绝缘诊断装置

摘要

变压器是电力系统中的重要组成设备，其运行状态是决定电力系统稳定运行的关键。由于我国近十几年电力工业快速发展，电力设备尤其是变压器老化问题日益突出，因而对变压器进行绝缘诊断显得尤为必要。但是变压器老化状态的评估依然没有可靠的评估措施，并且依靠传统经验评估变压器运行状态明显不足以保证评估的可信度。大量的统计表明，变压器的故障主要是由绝缘劣化导致。研究变压器绝缘状态的检测方法，并设计合理的诊断装置，对变压器的利用率及整个电力系统都具有重要的意义。
　　本文首先阐述了频域介电谱绝缘诊断方法的原理，并从数学角度推导了介电常数的复数形式以及介质损耗的表达式，同时推导了等效德拜模型以及等效R-C模型;利用光电耦合器以及高电压级联方法，设计了高压线性级联放大器作为介电谱测试的激励源;设计了抗干扰能力强且测量精度高的pA级交流微电流测量电路;在完成硬件设计的基础上，利用LABVIEW和数据采集卡搭建测试装置，实现了对微弱交流电流信号、电压信号的测量，同时实现了双通道零相位滤波。本文在实验室条件下对老化的油纸绝缘进行了测试，测试曲线可达到国外同类仪器标准。本文同时对10kV变压器的主绝缘进行了测试，测量结果表明本装置可以较好的屏蔽外部干扰信号。

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 介电谱绝缘诊断技术

1．3 变压器绝缘诊断研究现状

1．3．1 绝缘诊断方法研究现状

1．3．2 介电谱测试研究进展

1．4 本文主要研究内容

第2章 频域介电谱的基本理论

2．1 电介质极化理论

2．2 频域介电谱法的基本原理

2．3 变压器油纸绝缘扩展德拜模型

2．3．1 变压器油纸绝缘结构实体模型

2．3．2 扩展德拜模型

2．4 本章小结

第3章 高压级联线性放大器

3．1 高压级联线性放大器

3．2 隔离电路

3．3 级联技术

3．4 线性放大器特性分析

3．4．1 负反馈特性

3．4．2 容性负载

3．4．3 阶跃响应

3．5 实验与验证

3．5．1 时域响应

3．5．2 频域响应

3．5．3 性能测试与分析

3．6 本章小结

第4章 微电流测试系统的设计

4．1 运算放大器选型

4．2 微电流放大电路的设计

4．2．1 设计方案

4．2．2 噪声抑制与抗干扰设计

4．3 性能测试与分析

4．4 本章小结

第5章 实验验证

5．1 数据处理与干扰屏蔽

5．1．1 干扰来源

5．1．2 硬件屏蔽措施

5．1．3 数字滤波措施

5．2 实验验证与分析

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

攻读硕士学位期间申请专利情况

致谢