SF6断路器触头温度实时监测系统设计

摘要

SF6断路器作为电力系统的重要组成部分之一，在高电压、大机组、大容量的现代电力系统中扮演着越来越重要的角色，对电力系统的安全、可靠、稳定运行起着至关重要的作用。SF6断路器触头温度的实时监测，是电力设备在线检测领域长期存在的技术难题，由于断路器内部结构密封、空间狭小、检测电源难以获取以及灭弧室内部电磁环境复杂等一系列因素，都要求监测装置朝着非接触式、智能化、人性化以及与现代通信技术相结合的方向发展。
　　 本文首先针对SF6断路器触头温度实时监测的技术难点，设计一种新型的单端口SAW谐振器构成的无源无线温度传感装置，详细介绍声表面波温度传感器的结构，分别介绍了延迟型和谐振型两种不同工作模式传感器的结构及工作原理。实验分析了声表面波传感器对不同激励信号的响应，确定了以间歇性正弦脉冲串作为SAW传感器的激励信号。
　　 其次，设计出了基于SAW传感器的SF6断路器触头测温系统，该测温系统由温度检测模块、信号传输模块、智能控制模块和PC计算机显示模块四大部分组成。构建了系统的工作流程，并针对测温系统中激励信号的获取电路、信号收发电路、回波信号的处理电路、带通滤波、自动增益控制放大AGC电路、电磁兼容及螺旋天线等给出了具体的设计。研究了SAW传感器基地天线和移动天线的辐射电阻、损耗电阻和电感等参数的取值问题，并根据这些参数设计匹配网络。采用“横场模等效”将谐振型SAW传感器转换为一种储能电路，并以LiNBo3晶片为基底材料的谐振型声表面波传感器为基础，构建传感器的仿真模型。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 SF6测温系统研究现状

1．3 SAW传感器的研究现状

1．3．1 SAW技术的发展

1．3．2 SAW传感器的应用

1．4 论文主要内容

第二章 声表面波传感技术

2．1 引言

2．2 SAW传感器的结构及工作原理

2．2．1 叉指换能器

2．2．2 声反射栅

2．3 SAW传感器的分类

2．3．1 延迟型传感器的结构及工作原理

2．3．2 SAW传感器构成

2．3．3 SAW传感器的测温原理

2．4 单端口SAW传感器对不同激励信号的响应

2．4．1 冲激响应

2．4．2 时域响应

2．5 SAW传感器激励信号的选择

2．6 本章小结

第三章 SF6断路器测温系统设计

3．1 引言

3．2 测温系统构成

3．3 测温系统的工作流程及工作原理

3．3．1 测温系统工作流程

3．3．2 测温系统的工作原理

3．4 测温硬件系统中关键部分的设计

3．4．1 激励信号的获取

3．4．2 信号收发回路的设计

3．4．3 回波信号分析与处理

3．4．4 带通滤波的设计

3．4．5 AGC的实现

3．4．6 电磁兼容设计

3．4．7 天线小型化设计

3．5 本章小结

第四章 SAW传感器仿真及测温系统灵敏度分析

4．1 引言

4．2 SAW传感器仿真实验

4．2．1 SAW传感器的等效电路

4．2．1 SAW传感器仿真

4．3 测温系统灵敏度分析

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A