基于超高频的电缆及其附件产品局部放电检测系统的研究

摘要

随着中国电力行业的不断高速发展,电力电缆以其优越的性能,在电力系统中起着越来越举足轻重的作用,与电网的安全运行息息相关,电缆附件是电缆系统中一个非常重要的环节,电缆及附件的故障将直接导致输配电系统的瘫痪,因此电缆附件的运行状况关系到电网的稳定运行。局部放电的程度跟电缆及附件中的绝缘材料的绝缘状况密切相关,因此准确的检测电缆及附件中的局部放电是最直接可靠的判断其绝缘品质的方法。
　　本文对以交联聚乙烯为绝缘材料的电力电缆及附件进行了研究,设计了一种圆环电容型传感器,并建立了相应的电路模型,通过研究与分析,证明了该种传感器适用于对电缆及其附件中的局部放电信号进行检测,同时研究了影响该传感器性能的主要因素,以达到对其进行优化设计的目的。针对局部放电信号调理电路,应用高频处理软件Advanced Design System,选取适当的电路元件以及相应的电路模型,设计了工作频带为600MHz～800MHz的低噪声小信号放大电路和带通滤波电路,对电路的主要参数,如电路的增益稳、定系数以及反射系数等进行了仿真设计,优化改善了电路的性能,当信号进行了放大滤波处理之后,提高了其信噪比,设计了用于降低频率的下变频混频器,信号通过混频之后,降低了信号的频率,方便了对信号进行下一步处理。
　　同时,局部放电信号虽然经过了一系列的前置处理,但还是不可避免地会出现一些干扰的噪声信号,本文分析了小波变换在噪声滤除中的适用性,并使用小波阈值法对含有白噪声干扰的局部放电信号进行处理,并分析了几种不同的小波基在处理信号时的效果,通过仿真实验证明,小波分析在局部放电信号噪声滤除过程中适用且有效,即便在强烈的干扰噪声中,通过选用适当的阈值和小波基也能取得较好的除噪效果。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 高压电缆常见故障

1.3 国内外电缆在线监测研究现状及其趋势

1.4 本文的主要内容

第2章 电力电缆和附件结构及超高频检测法

2.1 电力电缆及附件的基本结构

2.1.1 电力电缆分类

2.1.2 电缆本体的基本结构

2.1.3 XLPE电力电缆附件的基本结构

2.2 超高频检测法

2.2.1 超高频法主要研究内容

2.2.2 超高频法存在的不足

2.3 超高频局部放电检测系统基本框架

2.4 本章小结

第3章 电缆附件局部放电检测传感器单元的设计研究

3.1 电容型传感器的原理与设计

3.2 电容耦合型传感器性能仿真分析

3.2.1 传感器等效电路

3.2.2 电容耦合仿真分析

3.3 本章小结

第4章 信号前置处理电路单元的设计及仿真

4.1 检测频段的选取

4.2 高频仿真软件及其设计参量介绍

4.2.1 高频仿真软件

4.2.2 高频电路设计参量介绍

4.3 硬件电路的设计与仿真

4.3.1 传输线以及电路基片选择

4.3.2 低噪声放大器晶体管的型号及其参数

4.3.3 低噪声放大电路的设计

4.3.4 滤波电路的设计

4.3.5 放大电路特性仿真

4.3.6 混频器设计

4.4 本章小结

第5章 基于小波分析的局部放电信号去噪算法研究

5.1 小波分析的基本原理

5.1.1 傅里叶分析与小波分析

5.1.2 小波分析概念

5.2 基于小波变换的局部放电信号去噪

5.2.1 小波函数阈值的选择

5.2.2 小波基的选择

5.3 局部放电信号的小波处理仿真试验

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录(攻读硕士学位期间所发表的学术论文)