高压输电线路验电与安全报警系统研究

摘要

随着电力工业的不断发展，我国高压输电技术发展迅速，高压输电线路是我国电力网络的重要组成部分。保障数量庞大的电力线路设备正常运行十分重要，同时保障运维检修人员的人身安全问题也日益凸显，因此对电力安全工具高压验电器提出了更高的要求。本文介绍总结了现有高压验电装置研究现状，在南方电网课题项目±160kV高压直流验电研究的基础上，研究了一种非接触式高压输电线路验电与安全报警系统。　　首先，通过对高压输电线路电场分布的仿真研究，验证了基于电场测量的高压验电方法。高压输电线路相对于站内而言电气设备密集度不高，对线路验电时运用基于电场测量的非接触式验电方法具有优势。研究了一种基于振动电容传感技术的高压验电方法，通过理论研究说明振动电容传感方法测量电场的原理。并利用Maxwell有限元仿真软件，建立仿真模型并进行电场计算，仿真研究结果表明：当振动电容验电测量模块置于高压电场环境下，振动电容极板可以检测出带电体周围电场，因此该方法可以用于高压验电。　　其次，根据课题研究要求，设计了一套高压输电线路验电与安全报警系统，该系统由主机、从机、上位机共同组成。验电时主机、从机由两名工作人员分别操作，当主机验电判断被测物体带电时，采用主机、从机联合报警的方式确保验电操作的安全。该系统的各功能采用模块化设计，其中传感模块基于振动电容原理进行设计；运用ZigBee和GPRS技术实现了主机、从机和上位机之间无线通信，构成了安全报警系统。　　最后，搭建高压实验平台模拟高压输电线路电磁环境，对验电与安全报警系统进行了功能测试，验证其用于高压验电的可行性。针对高压直流±160kV输电线路验电要求，设置验电与安全报警系统相关参数，在实际环境换流站内汇流母线对其进行了现场测试。结果表明所研究的验电与安全报警系统在高压电磁环境下能够检测高压输电线路的带电状态，验电方法稳定、灵敏，交流、直流均可检测，且系统能够及时发出报警信号。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要内容

1.4 小结

2 电场数值计算和有限元仿真

2.1 电场的数值计算理论基础

2.1.1 麦克斯韦电磁场方程组

2.1.2 电磁场微分方程组

2.1.3 静电场基本方程

2.1.4 电磁场计算中的边界条件

2.2 有限元方法

2.3 高压输电线路及其电场分布研究

2.3.1 高压交、直流输电线路

2.3.2 高压输电线路电场仿真研究

2.4 小结

3 验电方法研究

3.1 振动电容方法原理

3.2 三维仿真模型建立

3.3电场仿真结果分析

3.3.1 验电方法可行性分析

3.3.2 验电距离和极板半径的影响

3.4 交、直流高压验电通用性分析

3.5 小结

4 验电与安全报警系统设计

4.1 系统整体设计

4.2 传感模块

4.3 信号采集和处理模块

4.3.1 电压信号跟随电路

4.3.2 滤波电路

4.3.3 可调放大电路和AD转换

4.4 主控制模块

4.5 ZigBee无线通信模块

4.6 GPRS通信模块

4.7 系统信号传输流程及软件设计

4.8 声光报警模块

4.9 绝缘操作杆

4.10 小结

5 验电与安全报警系统实验研究

5.1 验电与安全报警系统

5.2 系统功能测试

5.2.1 高压交流验电实验

5.2.2 高压直流验电实验

5.2.3 安全报警系统联合报警实验

5.3 现场测试

5.4 小结

6 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果