氧化锌阀片分压式分压器频率响应及去噪研究

摘要

过电压是影响电力系统可靠性和稳定性的重要因素，过电压的测量对研究过电压的诱因和绝缘配合设计有重大意义。现行的各种分压器取得了一定成果，也都有自身的局限性。本文提出了一种利用氧化锌阀片分压的方式进行过电压监测，此方式将氧化锌避雷器作为载体，在氧化锌避雷器末端串接分压阀片，由分压阀片引出过电压信号。
　　针对所提出的氧化锌阀片分压器，本文进行了以下工作：
　　简述了氧化锌压敏电阻的微观结构和导电机理，对比了现行常用的各种氧化锌避雷器模型，选用了一种结合氧化锌压敏电阻微观物理结构和参数的模型。利用此模型仿真了分压阀片与避雷器主体阀片存在参数差异时，对分压器分压特性的影响，仿真主要考虑的参数为氧化锌压敏电阻的厚度、接触面积和晶粒密度等，得出了以下结论：
　　氧化锌晶粒的种子间距和晶粒尺寸不均匀度对分压阀片残压波形的影响最为明显。各种物理参数在大电流区域对分压阀片残压波形的影响比小电流区要大，但两种情况下对残压波形的影响都是极小的。因此在选择氧化锌避雷器末端连接的分压阀片时，应尽可能选择与避雷器主体阀片同批次烧制的氧化锌阀片，这样能使结果最优化。
　　对110kV氧化锌避雷器和35kV氧化锌避雷器进行了正弦扫频试验，得到了串接不同分压阀片下的频率响应。还对同种氧化锌压敏电阻进行了正弦扫频试验，得到了不同数目的同种阀片串接的频率响应。得出了以下结论：
　　（1）避雷器阀片处于未导通的电压下呈高阻态，主要依靠其电容性质分压，因此在低频段其幅率响应较差，而在高频段，避雷器阀片的容性特征使得频率响应回升，由此可见避雷器阀片在未导通区域适合高频信号的分压。比较同种阀片和不同阀片的相频特性可知，串联不同阀片会导致相频特性在低频段开始陡增。
　　（2）避雷器末端串联不同批次的阀片时，由于烧制工艺的差异，阀片内部晶粒大小，晶界厚度等参数的不同，会使其频率响应特性变差，直接导致在低频段的衰减加快。
　　（3）同批次烧制的阀片的频率响应不会随阀片个数的增大而产生较大变化，因此应尽可能采用与氧化锌避雷器主体阀片同种类的阀片作为分压阀片。
　　采用基于小波变换的小波阈值去噪对现场采集到的含噪声过电压信号进行去噪，考虑到传统阈值函数的缺陷，构造了新的阈值函数应用于小波阈值去噪，对过电压信号去噪，与传统阈值去噪效果进行对比，证明了新阈值函数的去噪效果比传统阈值好，更适合于频率分量丰富的过电压信号去噪。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 氧化锌避雷器阀片原理

2.1 氧化锌阀片物理结构

2.2 氧化锌阀片导电机理

2.3 本章小结

3.1 氧化锌避雷器分压原理概述

3.2 氧化锌避雷器模型研究现状

3.3 仿真模型简介

3.4 避雷器分压小电流区仿真研究

3.5 避雷器分压大电流区仿真研究

3.6 本章小结

4 氧化锌避雷器阀片扫频试验研究

4.1 110kV氧化锌避雷器扫频试验

4.2 35kV氧化锌避雷器扫频试验

4.3 同种氧化锌阀片扫频试验

4.4 本章小结

5 过电压信号去噪研究

5.1 小波变换简介

5.2 多分辨分析及Mallat算法

5.3 小波去噪研究

5.4 小波阈值去噪的实现

5.5 本章小结

6 结论

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果

致谢