基于超声波的GIS局部放电检测研究

摘要

随着我国电力行业的迅猛发展，气体绝缘组合电器(GIS)因具有占地面积小、可靠性高、安装周期短等优点得到了广泛应用。其一旦发生故障，将带来巨大的经济损失。通过对GIS设备进行局部放电检测，可以及时有效地发现GIS设备中存在的绝缘缺陷。在局部放电的检测方法中，超声波检测法因具有安装方便、抗干扰能力强、不影响设备正常运行等优点，而被国内外研究学者所青睐。鉴于此，本文设计了一种基于超声波检测法的GIS局部放电检测装置。
　　本文首先从局部放电理论出发，阐述了GIS设备产生局部放电的原因和局部放电产生超声波的机理，以及信号处理的常用方法，为放电模型的设计和超声波检测方法的研究提供了理论依据。然后根据局部放电超声波的频率特性完成了局部放电检测装置的硬件系统设计，硬件部分以DSP为核心芯片，重点进行了传感器选型、超声波信号调理电路及其他功能电路的设计。之后基于上位机LabVIEW和下位机DSP芯片完成了检测装置的软件设计，实现了局部放电超声波信号的数据采集、信号处理与分析、结果显示、数据管理等功能，其重点在于基于数字滤波与小波降噪的局放信号提取以及局放特征参数提取的算法实现。最后在实验室条件下，进行局部放电模拟试验，完成检测装置的整体调试和功能测试，并对试验结果做出分析。
　　本文设计的局部放电检测装置能够在实验环境下对局部放电信号进行有效识别，提取局部放电特征参数，得到放电相关特性图谱，实现了检测装置的智能化和可视化，为不同类型局部放电的检测提供了一定理论和试验依据。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 GIS局部放电检测方法

1．2．1 电检测法

1．2．2 非电检测法

1．3 超声波局放检测法的特点及研究现状

1．4 本文研究内容及章节安排

2 GIS局部放电产生原因及超声波检测法理论基础

2．1 局部放电产生机理及其参数

2．2 GIS产生局部放电的故障类型

2．3 局部放电产生超声波原理及其特性

2．3．2 局部放电的超声波特性

2．4 局部放电超声波信号处理方法

2．4．1 频谱分析法

2．4．2 降噪方法

2．5 本章小结

3 局部放电检测装置硬件设计

3．1 检测装置总体结构设计

3．1．1 检测装置总体框图

3．1．2 主控芯片

3．1．3 超声波传感器

3．2 电路设计

3．2．1 超声波信号调理电路

3．2．2 电源模块

3．2．3 串口通信模块

3．2．4 外部数据存储模块

3．3 硬件抗干扰设计

3．4 本章小结

4 局部放电检测装置应用程序设计

4．1 程序设计整体思路

4．2 基于LabVIEW的上位机程序实现

4．2．1 上位机主程序设计

4．2．2 显示界面

4．2．3 通讯模块

4．2．4 信号处理与分析

4．2．5 数据管理

4．3 基于DSP的数据采集前端程序实现

4．3．1 下位机主程序设计

4．3．2 数据采样子程序

4．4 软件抗干扰设计

4．5 本章小结

5 局部放电超声波检测试验

5．1 局部放电模拟试验平台设计

5．2 试验实施

5．3 试验结果与分析

5．3．1 电晕放电检测

5．3．2 沿面放电检测

5．3．3 气隙放电检测

5．3．4 综合分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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