SF6电流互感器绝缘状况在线监测技术研究与应用

摘要

由于SF6电流互感器结构简单,维护方便等诸多特点,被广泛用于电力系统中。互感器绝缘故障是影响互感器性能的主要因素。为了及时、准确的评估SF6电流互感器性能,本文开展了SF6电流互感器绝缘状况在线监测技术的研究。
　　基于对国内外 SF6电气设备监测技术的广泛研究,本文分析了影响 SF6电流互感器绝缘和灭弧性能的因素,总结了主绝缘的故障机理,论述了对充气式电流互感器中的SF6气体的纯度和故障分解产物 SO2的含量进行在线监测的重要意义。通过分析比较现有监测方法,确定采用红外传感技术和电化学传感器技术,实现对 SF6纯度和SO2含量的实时监测,为 SF6电流互感器的故障诊断系统提供了技术支持。
　　结合 SF6电流互感器的绝缘评估系统的实际需求,设计了一套用于监测 SF6电流互感器绝缘状况的在线监测系统,包括变送器单元和后台机。变送器单元主要实现信号采集和分析,同时上传实时数据至后台机。后台机主要完成远程管理与控制、数据存储、实时显示和生成分析报告等功能。
　　在变送器单元研制中,首先设计了独特的气路结构,在保证气路密封性和传感器正常工作的前提下,克服了电化学传感器在绝氧环境中使用的瓶颈,同时使检测完的样气流回电流互感器中,避免了污染环境。在对以单片机 MC129S128为核心的硬件电路进行设计时,主要针对 SO2电化学传感器的老化问题、交叉干扰和微弱信号检测问题,充分借鉴现有电路设计技巧和实际经验,设计出了合适的恒电位、老化调零和程控放大电路。此外,分别从硬件和软件两个方面对控制模块、数据采集模块、数码显示模块、RS-485通讯模块和报警模块的设计进行了相关阐述。
　　在后台机设计中,重点研究了数据分析技术、数据库存储技术、多线程串口通讯以及用户界面设计等。针对数据分析环节,提出了限幅滤波技术,消除了随机性干扰信号的影响,识别实时监测量的有效波峰和波谷,从而更精确的计算出 SF6气体和SO2含量的变化速率,为绝缘评估进一步提供判断依据。
　　为了提高系统运行稳定性,研制过程中采用了一系列的抗干扰措施,通过进行气路部分密封性测试、电路的调试和软件的联调,在完成了传感器的标定后,进行了系统测试。测试结果验证了所设计的绝缘在线系统具有可行性和良好的稳定性,对实现整个变电设备的状态评估具有重要的意义。

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引 言

1 绪论

1.1 课题的来源和意义

1.2 国内外 SF6 监测设备的研究现状

1.3 SF6 电流互感器绝缘状况与 SF6 纯度及分解物的关系

1.4 研究内容

2 系统开发方案及监测原理

2.1 监测方法的研究和分析

2.2 监测系统开发方案

2.3 监测原理和传感器的选择

2.4 本章小结

3 变送器单元硬件电路设计

3.1 变送器单元设计方案

3.2 气路部分设计

3.3 单片机最小系统设计

3.4 SO2 传感器检测电路

3.5 A/D 转换电路

3.6 温度传感器电路

3.7 气路部分控制电路

3.8 报警灯电路

3.9 数码显示电路

3.10 RS485 通信电路设计

4 变送器单元的软件开发

4.1 编译环境和开发工具

4.2 主程序流程

4.3 数据采集软件设计

4.4 数码显示功能

4.5 报警功能

4.6 485 通讯功能

4.7 气路控制功能

4.8 本章小结

5 后台机的设计

5.1 功能设计

5.2 硬件配置

5.3 程序流程设计

5.4 数据库设计

5.5 数据分析

5.6 传感器标定

5.7 数据通讯设计

5.8 用户界面模块

5.9 本章小结

6 系统的安装调试

6.1 系统抗干扰设计

6.2 系统功能电路模块调试

6.3 系统测试和试验结果分析

6.4 本章小结

7 结论和展望

7.1 全文工作总结

7.2 后续工作展望

参考文献

后 记

附录 A: 攻读硕士学位期间发表的部分学术论著

附录 B: SO2 检测电路板实物图

附录 C: 单片机电路主板正面实物图

附录 D: 单片机电路主板反面实物图

附录 E: 系统监测终端外观实物图