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基于微波辐射理论瓷绝缘子污秽检测方法研究

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 直接测定等值盐密

1.2.2 泄漏电流方法

1.2.3 其他技术

1.2.4 系统综合监测方法

1.3 论文的主要工作

1.4 论文的组织结构

第二章 微波辐射检测污秽物的方法研究

2.1 基本概念

2.2 天线接收模型

2.3 污秽辐射亮温的反演计算

2.4 天空温度影响的消去

2.5 微波辐射检测污秽的方法

2.6 本章小结

第三章 污秽辐射亮温模型研究

3.1 污秽辐射亮温模型

3.1.1 绝缘子污秽层次结构

3.1.2 绝缘子污秽辐射亮温模型

3.2 影响测量的因素分析

3.3 晴朗天空的天线温度

3.3.1 天空温度计算

3.3.2 天线温度计算

3.4 云雾天气下天线温度

3.4.1 天空温度计算

3.4.2 天线温度计算

3.5 其它影响因素分析

3.5.1 污秽厚度的影响

3.5.2 绝缘子层的影响

3.5.3 频率的选取

3.5.4 入射角和极化方式选择

3.5.5 等值盐密与污秽辐射亮温的关系

3.6 污秽物的复介电常数实验研究

3.6.1 复介电常数的定义

3.6.2 复介电常数与等值盐密

3.6.3 测量线法实验研究

3.6.4 实验测量

3.7 结果分析

3.7.1 污秽含水量与复介电常数的关系

3.7.2 污秽含盐量与复介电常数虚部的关系

3.8 本章小结

第四章 微波辐射计的研制

4.1 辐射计原理框图

4.2 辐射计技术指标设计

4.2.1 工作频率与带宽

4.2.2 参考负载及前端

4.2.3 积分时间、线性度、稳定度及灵敏度

4.3 天线设计

4.4 辐射计设计的指标参数

4.5 辐射计指标测试

4.5.1 8毫米狄克辐射计

4.5.2 线性度、灵敏度与稳定度等参数测试

4.5.3 辐射计定标

4.6 小结

第五章 污秽的实验研究

5.1 XP-70实验绝缘子

5.2 实验前期准备

5.2.1 绝缘子涂污处理

5.2.2 等值盐密与灰密的测定步骤

5.3 干燥和湿润条件下的实验测量

5.3.1 污层干燥条件下不同盐密与灰密的实验测量

5.3.2 污层湿润条件下不同盐密与灰密的实验测量

5.4 实验数据预处理与初步分析

5.4.1 背景天空温度干扰消去

5.4.2 等值盐密和等值灰密对天线温度的影响

5.4.3 污秽润湿情况与天线温度的关系

5.4.4 干燥和湿润时天线温度的差别分析

5.5 高电压对辐射亮温的影响

5.6 自然污秽的天线温度

5.6.1 自然污秽与人工污秽天线温度的一致性实验

5.7 绝缘子正常悬挂方式的测量

5.8 长期观测测量

5.9 本章小结

第六章 辐射亮温与等值盐密和等值灰密的关系

6.1 引言

6.2 辐射亮温与等值盐密的关系

6.3 辐射亮温与等值灰密的关系

6.4 最小二乘估计拟合盐密/灰密的计算

6.4.1 天线温度与等值盐/灰密的联合关系

6.4.2 回归方程显著性假设检验

6.4.3 模型系数的检验

6.5 TABLE CURVE3D软件拟合污秽绝缘子亮温计算公式

6.6 等值盐密和灰密的联合求解

6.7 天线温度与污秽等级

6.8 本章小结

第七章 多维监测方法研究与工程应用

7.1 对取样绝缘子检测

7.2 区域污秽监测方案

7.3 区域评估网络的构成

7.3.1 检测方法的选择

7.3.2 通信方式

7.4 提高通信可靠性的方法

7.4.1 输电线路通信传输模型

7.4.2 实验与仿真研究

7.4.3 仿真研究及其结果

7.5 多维测量方法

7.6 本章小结

第八章 结论

参考文献

致谢

个人简历、在学期间参加的科研工作及学术论文发表

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摘要

电力系统污闪事故时有发生,所造成的损失是巨大的,监测绝缘子表面污秽情况可有效进行预警并指导线路检修,对于绝缘子污秽检测的研究一直是个热点与难点课题。本文根据微波辐射理论,系统地研究了绝缘子污秽检测技术和方法,完成的主要工作和取得的创新成果如下:
   1、提出了微波辐射测量绝缘子污秽的方法。从理论上推导了辐射计测量污秽的天线温度计算公式、污秽的辐射亮温反演计算公式,确定了理论计算和技术实施方案。
   2、提出了污秽的辐射亮温模型。分析研究了模型中的参数对辐射亮温的影响,这些参数包括发射率、污层厚度、绝缘子材质、工作频率、极化方式和测量角度等。研究了污秽物的等值盐密(ESDD)与辐射亮温的关系、复介电常数与ESDD的关系,研究表明污秽物的复介电常数变化是引起污秽辐射亮温变化的内在因素。通过实验进一步验证了ESDD与复介电常数的关系。
   3、基于拟合技术,建立了辐射亮温与等值盐密/等值灰密(NSDD)的关系。通过回归方程检验了模型的正确性。模型表明辐射亮温与ESDD/NSDD之间满足幂函数关系;用干燥和湿润条件下的测量结果,可求解ESDD和NSDD。实验研究了XP-70绝缘子的人工污秽,研究结果表明施加高电压对天线温度没有直接影响,验证了自然污秽与人工污秽的辐射亮温一致性。
   4、研制了8mm微波辐射计。该辐射计的设计充分考虑了绝缘子及其污秽的特点,具有低噪声前端和窄波束天线设计的特点。辐射计的主要性能指标如线性度、灵敏度、稳定度和定标方程等满足测量要求。
   5、提出了污秽多维监测方法。分析了工程实践中污秽监测的问题,采取多维技术来减少监测误差,给出了区域污秽监测系统的技术方案。

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