特高压直流输电接地极在线监测系统设计

摘要

为了满足国民经济发展的需求，国内外特高压及各级电网的不断发展，将电网发展推向了高潮。目前国内电网电压等级已达到交流1000kV，直流±800kV，特高压电网已经成为电网发展的方向。特高压直流输电技术在很多方面不同于交流输电，有它自身固有的技术和特点，接地极设计就是其中的一例。特高压直流输电系统是将工作接地和安全保护接地分开，工作接地称之为“接地极”。接地极在特高压直流输电系统中起着极其重要的作用，若出现故障将严重影响整个直流系统的正常运行，甚至导致系统停运。
　　目前，绝大多数换流站接地极的检修以及运行参数的采集完全依靠人工来完成，由于受到人员及设备所限，检测周期一般较长，不能及时准确的反应出整个接地极的运行情况。针对这些问题，本文设计了特高压直流输电接地极在线监测系统，该系统通过对接地极的在线监测及综合诊断分析，实时地反应接地极运行状况，进而提高接地极系统的安全可靠性，克服了定期维护的盲目性。
　　本文首先分析了特高压直流输电接地极的工作原理及检修规程，确定了在线监测系统中所需要采集的重要特征参数，进行了系统总体设计及远程监测基站。系统采用3G通讯方式传输在线监测数据及在线监测视频数据，同时本文定义了通信协议。依据功能要求本文设计了馈电电流的采集与取样单元、监测井水位的采集与取样单元、极址附近土壤温度湿度的采集与取样单元、电源电路、滤波电路、中央控制电路及外围电路、串口通信单元等电路。最后阐述了监控中心软件的设计功能。
　　本文设计的在线监测系统具有实时多任务、功能全面、便于管理等特点。
　　通过本文的研究，可以实时监测接地极的相关参数;可以根据监测数据建立接地极相关参数的数学模型，通过该模型可以预测各相关参数的状态;也可以建立接地极运行状态与接地极相关参数之间的数学模型，进而可以评估接地极系统的健康状况。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 现有接地极在线监测系统中存在的问题

1．3 电气设备在线监测技术的介绍

1．4 本设计涉及的关键技术

1．5 本文的主要工作

2 特高压直流输电接地极的特性研究

2．1 直流系统接线方式和运行方式

2．2 直流输电接地极的结构形状

2．2．1 浅层水平接地极

2．2．2 垂直接地极

2．2．3 海洋接地极

2．3 接地极存在的主要问题

2．3．1 接地极地面跨步电势

2．3．2 接地极本体的腐蚀问题

2．3．3 对电力系统交流变压器偏磁的影响

2．3．4 对地下金属管道的腐蚀影响

2．4 本章小结

3 系统的整体设计

3．1 系统的设计原则

3．2 系统的总体结构

3．4 本章小结

4 多功能监测基站的设计

4．1 多功能监测基站的硬件组成

4．2 主要器件的介绍

4．2．1 PIC16F877A

4．2．2 多种监测传感器

4．2．3 太阳能供电系统

4．2．4 3G视频监控终端

4．2．5 WavecomQ2406B GSM／GPRS模块

4．2．6 摄像机

4．2．7 视频采集卡

4．3 各功能电路的设计

4．3．1 电源电路

4．3．2 滤波电路

4．3．3 中央控制电路及外围电路

4．3．4 串口通信单元

4．4 PCB及电路板实物的设计

4．5 多功能监测基站的软件设计

4．5．1 单片机程序整体设计

4．5．2 A／D转换程序的设计

4．5．3 RS-485通信程序的设计

4．5．4 云台和摄像机控制程序设计

4．5．5 视频采集卡控制程序设计

4．5．6 WavecomQ2406B GSM／GPRS模块的程序设计

4．6 多功能监测基站的运行测试

4．6．1 监测装置的调试

4．6．2 各传感器的采集效果实验

4．6．3 监测装置实验室运行测试

4．7 本章小结

5 3G无线通讯系统的设计

5．1 现阶段几种常用的无线通讯技术的分析与比较

5．1．1 GSM技术

5．1．2 GPRS技术

5．1．3 CDMA技术

5．1．4 3G技术

5．2 3G无线通信视频监控系统的组成

5．2．1 RTP协议

5．2．2 RTCP协议

5．2．3 H．246数字视频压缩编解码标准

5．3 3G视频数据采集、处理与传输过程

5．3．1 视频数据的采集

5．3．2 视频数据的处理

5．3．3 视频数据的传输

5．6 本章小结

6 监控中心软件的设计

6．1 系统简介

6．2 监测系统通讯服务器

6．3 数据库系统

6．3．1 数据库系统的功能

6．3．2 SQL Server 2005简介

6．3．3 数据库系统的结构设计

6．4 客户端操作软件

6．4．1 数据库系统的功能

6．4．2 客户端操作软件介绍

6．5 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 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

学位论文数据集