新型高压开关柜电流测量及电磁场模拟仿真

摘要

高压开关柜在电力行业中具有重要作用，是发展智能电网的关键一环。随着国家对电力行业的愈发重视，高压开关行业取得了很好的发展。传统高压开关柜在电流测量方面采用传统铁磁互感器，其测量精度低、频带窄，具有磁滞现象等问题，不能满足智能电网下测量数字化、实时性的要求，因而需要一种新型的、能够满足智能电网要求的电流测量技术。
　　本文针对高压开关柜电流测量，利用磁传感器电流测量方法，设计出测量拓扑矩阵，推导了磁传感器测量数学模型以及电流求解矩阵。在此基础上，设计电流测量实验，在0~1200A范围内，利用磁传感器对电流进行测量。通过测量数据计算分析，确定性能最好的磁传感器型号MMLP57 H，测量精度可以达到2％。
　　完成了高压开关柜母线室的三维数值模型。利用棱边单元法计算分析母线电磁场分布，探讨了磁场随母线工作电流、母线相间间距、母线高度的变化规律。
　　设计了磁传感器拓扑结构优化实验。对KYN28-10kV高压开关柜进行区域划分，对母线内部磁场进行逐点测量，利用测量数据验证三维仿真模型的正确性，实现磁传感器测量拓扑结构优化。优化后的测量拓扑结构方案为距离母线左边缘a=30~40 mm，距离母线上部h=150~300 mm，距离母线表面垂直距离d=10~15c m。利用电流测量实验对比优化前后的电流测量效果，优化后的电流测量精度达到1.1%。
　　完成了母线室内电磁抗干扰设计。从磁传感器PCB板、嵌入式系统屏蔽机箱、母线室屏蔽以及弱电系统走线四个方面进行了电磁抗干扰设计，提出了解决措施。利用实验数据，对比了屏蔽板不同摆放方式对于母线室屏蔽前后的效果，引进了屏蔽效能作为衡量屏蔽效果的重要指标。设计母线室内弱电系统布局走线，采用双层屏蔽线，避免传输信号受到电磁干扰影响。

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第一章 绪 论

1. 1 研究背景

1. 2 相关领域国内外研究现状

1. 3 研究意义及研究内容

第二章 智能高压开关柜电流测量技术研究

2. 1大电流测量技术研究

2.2 隧道磁电阻（TMR）电流测量数学模型

2. 3 磁传感器安放位置拓扑结构

2. 4磁传感器选型及性能测试

2. 5 实验结论分析

2. 6本章小结

第三章 高压开关柜母线电磁场计算仿真

3. 1电磁场计算理论基础

3. 2高压开关柜母线室电磁场有限元方法分析

3. 3高压开关柜电磁场仿真模型建立

3. 4母线主要参数的讨论

3. 5本章小结

第四章 高压开关柜电流测量拓扑结构优化

4. 1 磁传感器测量位置拓扑优化实验

4. 2 电流测量实验

4. 3 高压开关柜母线室结构

4. 4 本章小结

第五章 高压开关柜母线室电磁干扰与屏蔽研究

5. 1电磁干扰及分类

5. 2电磁干扰的途径

5. 3 高压开关柜内电磁干扰

5. 4 高压开关柜电磁抗干扰

5. 5 本章小结

第六章 全文总结与展望

6. 1 全文总结

6. 2 课题研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果

致谢