基于放电法的高压电场感应取能隔离开关温度测量系统的设计和应用

摘要

在电力系统运行过程中，高压隔离开关触头的寿命和安全性能受到温升的制约。对其温度进行准确和实时的监测对于延长开关触头使用寿命、预防事故发生以及提高一次设备安全性具有重要意义。
　　结合变电站高压隔离开关触头温度测量实际需要，本文设计并研制了基于放电法的高压电场感应取能隔离开关温度测量系统，该系统采用热电偶测温，通过基于ZigBee的无线传感器网络传输数据，测量端的电源供应采取放电法感应取能方式，相较于传统的感应取能方式，提高了电源的充电功率。由于变压器参数在放电法感应取能技术中直接影响放电效率和功率，对变压器进行了优化设计，通过选择合适的变压器铁芯、变压器原副边导线的粗细以及变压器原副边的匝比等，提高了放电效率。测温装置位于高压隔离开关上，处于复杂的强电磁场环境中，通过有限元仿真和实验室模拟实验分析了大电流附近放电变压器铁芯的磁特性，仿真和实验结果表明变压器铁芯未出现饱和，符合实际应用要求。在对取能方式和放电变压器进行改进优化的基础上，研制了整套测温系统，该系统成功通过实验室模拟实验，并在变电站110kV隔离开关上进行了实际应用。该系统能够实现在高电压、大电流的实际工况条件下通过电场感应获得足够能量来完成对隔离开关触头温度的测量，各项功能和设计指标均符合预期。

目录

声明

摘要

1．1 研究课题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 温度测量方式

1．2．2 对隔离开关温度测量系统的供能方式

1．3 本文主要工作

第2章 基于放电法高压电场感应取能温度测量系统原理

2．1 放电法电场取能原理

2．2 热电偶测温原理

2．3 ZigBee通讯模块简述

2．4 本章小结

第3章 电场感应取能在线温度测量装置的设计

3．1 温度检测及无线传输系统总体设计

3．2 感应极板的设计

3．3 调理电路的设计

3．4 DC-DC模块设计

3．5 MSP430，CC2520以及射频电路设计

3．6 放电电路设计

3．7 变压器优化设计

3．7．1 放电变压器优化设计准则

3．7．2 铁芯的选择

3．7．3 优化变压器副边电阻

3．7．4 优化变压器变比

3．7．5 减小变压器总电阻

3．8 低功耗设计

3．9 基于ZigBee的无线传感器网络软件设计

3．10 本章小结

第4章 大电流附近放电变压器铁芯的磁特性分析

4．1 大电流下铁芯能否正常工作的仿真分析

4．2 大电流下铁芯能否正常工作的实验分析

4．3 本章小结

第5章 测温装置的研制及其在变电站110kV隔离开关上的应用

5．1 测温装置的研制

5．2 测温装置在实验室模拟工况下的实验

5．3 测温装置在变电站110kV隔离开关上的应用

5．3．1 测温装置及其无线传输系统的安装

5．3．2 测温装置的调试

5．3．3 测温装置在隔离开关带电后的运行

5．3．4 测温装置的推广应用

5．4 本章小结

6．1 结论

6．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

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