基于同轴电容分压器的过电压在线监测系统研究

摘要

过电压在线监测系统的研制是一项综合性科学技术，它涉及到高电压技术、材料科学、测量技术、计算机技术和通讯技术等学科。对过电压在线监测系统的研究取得的发展也是基于上述学科技术的飞速发展。本论文作者在综合分析国内外过电压传感器的研究、应用现状以及存在问题的基础上，对传感头设计方面开展了理论研究、计算仿真及试验验证工作，并研制了一套基于同轴电容分压器的过电压在线监测系统。取得的主要成果:
　　 研制了一套基于同轴电容的过电压分压器，同轴电容分压器是将同轴电容和分压单元组合的专门用于测量过电压的分压器。它不仅体积小而且绝缘性能好能够测量的频带范围宽。本文通过施加不同频率的余弦电压信号测试了该分压器的幅频特性曲线，测试表明:在6.4MHz以下的信号分压器具有较好的幅频特性。
　　 利用ANSYS全面深入分析了几何结构对同轴电容的电容值的影响，建立了同轴电容的电容值的计算模型，为提高过电压传感器的准确度奠定了理论基础。提出了膜纸复合绝缘，该方案的应用使同轴电容温度系数大大降低。提出了高低压臂电容温度系数匹配的概念，这样就从理论上为分压单元的设计提供了依据，使温度对同轴电容分压器的影响降到最低。
　　 开发了一套基于LabVIEW虚拟仪器的过电压在线监测软件。由高速数据采集卡采集的过电压数据经过本软件分析处理，主要包括频谱分析、特征值计算等。此外，在线监测软件系统的功能还包括过电压信号的显示、对高速数据采集卡的采集参数的设置、基于SQL server数据库的查询以及网络发布等。最后，本文通过雷电冲击试验平台对该过电压在线监测系统进行了测试，测试结果满足要求。
　　 基于同轴电容分压器的过电压在线监测系统有助于准确实时的获取过电压波形数据并从数据中分析获取主要特征量对进一步研究过电压提供了可靠保障，对提高输配电设备、系统安全稳定运行具有重要的指导意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 背景

1．2 过电压的形成

1．2．1 暂时过电压

1．2．2 操作过电压

1．2．3 雷电过电压

1．3 过电压在线监测系统的研究现状

1．4 本文研究主要内容

第2章 过电压采集装置的总体结构及信号调理电路

2．1 总体结构

2．1．1 同轴电容分压器

2．1．2 保护单元的设计

2．1．3 信号调理电路的设计

2．1．4 高速数据采集卡

2．1．5 触发电路的设计

2．1．6 后台软件

2．2 抗干扰设计

2．2．1 干扰源的主要来源

2．2．2 抗干扰的主要措施

2．3 本章小结

第3章 同轴电容分压器的研制

3．1 同轴电容的绝缘设计

3．1．1 同轴电容的基本原理

3．1．2 同轴电容的绝缘设计

3．2 ANSYS简介

3．3 同轴电容ANSYS仿真分析

3．3．1 无辅助电极对电容数值准确度的影响

3．3．2 增加辅助电极对电容数值准确度的影响

3．3．3 带圆弧辅助电极对电容数值准确度的影响

3．4 分压单元的设计

3．4．1 分压电容的选取及其电容量的确定

3．4．2 高低压电容温度系数的配合

3．5 同轴电容分压器的测试

3．6 本章小结

第4章 过电压采集系统的研究与测试

4．1 概述

4．2 数据采集卡的性能介绍

4．3 软件系统的设计

4．3．1 整体设计

4．3．2 数据采集

4．4 过电压数据分析及处理

4．4．1 时域分析

4．4．2 频谱分析

4．5 数据库操作

4．6 网络发布

4．7 过电压在线监测系统的测试

4．8 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢