基于平面螺旋天线和LabVIEW软件平台的超高频法局部放电研究

摘要

局部放电是导致电气设备绝缘故障的主要因素之一，通过对局部放电的检测可以有效地判断电气设备的绝缘状态，为绝缘故障做出早期预警，对电气设备的安全运行具有重大的意义。目前，局部放电的检测方法有很多种，其中超高频(UHF)法由于具有检测频带宽、灵敏度高、抗干扰能力强等优点，越来越受到研究人员的重视。
　　论文从局部放电的产生机理出发，通过高频电磁仿真软件Ansoft HFSS的仿真计算，设计了两款工作频带为0.3～3GHz的超高频传感器，即平面螺旋天线，在工作频带内驻波比小于2.0。基于LabVIEW软件平台，编写了用于局部放电超高频检测的单通道、双通道测试程序，该程序具有数字滤波、阈值分析、包络提取、时域分析、频谱分析、数据存储等功能。同时为对测试数据进行处理分析，编写了测试数据分析程序，可以有效地提取超高频信号的多种参数值和波形图谱。在实验室中搭建了测试系统，对电晕放电、五种放电模型的模式识别和超高频信号的衰减特性进行了研究。
　　通过测试，获取了电晕放电超高频信号的波形图谱和信号特征;对五种放电模式的波形数据进行数学变换获取超高频信号的能量分布图谱，并提取了该图谱的两个参数值作为识别五种放电模式的特征参量，通过数据验证，该方法可有效地对五种放电模式进行模式识别;在距放电源不同距离处对同一放电信号进行检测，提取五种参数作为研究对象，获取了它们随传播距离增加的衰减特性曲线。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状分析

1．3 课题来源及主要研究内容

第2章 超高频传感器的设计

2．1 超高频局部放电检测的理论基础

2．1．1 局部放电产生的原因

2．1．2 超高频电磁信号产生机理

2．1．3 超高频电磁信号传播特性

2．2 平面等角螺旋天线系统的设计

2．2．1 超高频接收天线的要求

2．2．2 平面螺旋天线介绍

2．2．3 平面等角螺旋天线的设计

2．2．4 双面微带线巴伦的设计

2．3 平面等角螺旋天线系统的仿真

2．3．1 两种渐变形式巴伦的仿真结果比较

2．3．2 天线与馈电点间两种不同连接方式的仿真结果比较

2．3．3 天线的优化仿真

2．4 平面复合螺旋天线系统的设计与仿真

2．5 天线实物的制作与测试

2．6 本章小结

第3章 LabVIEW程序设计

3．1 测量系统简介

3．2 LabVIEW简介

3．3 单通道测试程序的设计

3．3．1 单通道测试程序概述

3．3．2 数字滤波

3．3．3 信号包络提取

3．4 双通道测试程序的设计

3．5 测试数据分析程序的设计

3．5．1 波形优化

3．5．2 波形积分

3．6 本章小结

第4章 超高频局部放电实验研究

4．1 实验系统及原理

4．2 电晕放电的实验研究

4．3 不同放电模型的模式识别研究

4．4 超高频信号的衰减特性研究

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢