【摘要】： 电网过电压是影响电力系统安全运行的重要因素,对电网过电压实施有效地在线监测研究,对于保证电网安全运行具有十分重要的意义。现有的过电压在线监测系统大多采用高压分压器来获取电压信号,但是,由于高压分压器自身特性限制了其在更高电压等级电网下的应用。针对这一问题,本文对过电压在线监测系统的关键技术进行了系统深入的研究,并研制了一套过电压在线监测系统样机。 本文提出了一种利用变压器电容式套管,安装特制的电压传感器组成套管分压系统,从电容式套管的末屏抽头处获取电压信号的方法,实现对电网过电压信号的实时采集。文中简要介绍了装置的总体组成结构及各部分的工作原理。详细论述了套管末屏电压传感器的结构设计与参数确定,以及关键元件的设计选择依据。在Saber下建立了整个套管电容分压系统的等效电路模型,通过对套管分压系统的建模仿真研究,得到了传感器的输出响应特性,并分析了影响传感器响应特性的因素及传感器的误差特性,通过实验室实测的方法验证了模型的正确性。文中详细介绍了过电压在线监测数据采集系统各组成部分的基本原理和具体实现方法,重点探讨了二次分压电路、信号调理电路、整形触发电路、保护控制单元电路等电路的设计依据、结构和功能。此外,还介绍了数据采集卡的选择及其工作原理。软件系统采用在线监测与离线分析分别设计模式,文中对在线监测软件的设计思想作了较详细的论述,并给出了软件运行流程图。 本论文对设计完成的高压电网过电压在线监测系统进行了调试和校正。在实验室利用电容式套管对该装置的性能进行了实测,测试结果表明该系统的响应特性良好,测量精度高,工作情况稳定可靠,满足电网过电压监测的要求,达到了预期设计目标。
中文摘要4-5
英文摘要5-9
1 绪论9-15
1.1 本课题研究的目的和意义9-10
1.2 国内外研究现状及发展趋势分析10-14
1.2.1 国内外研究现状介绍10-11
1.2.2 国内外研究现状总结分析11-13
1.2.3 发展趋势分析13-14
1.3 本课题的研究内容及目的14
1.4 小结14-15
2 过电压在线监测系统基本原理15-22
2.1 概述15
2.2 电力系统过电压形成及特点15-18
2.2.1 大气过电压15-16
2.2.2 内部过电压16-18
2.2.3 对过电压监测系统的要求18
2.3 装置总体结构及工作原理18-20
2.3.1 电容式套管19
2.3.2 电压传感器19
2.3.3 信号调理电路19-20
2.3.4 触发电路20
2.3.5 数据采集卡20
2.3.6 后台软件20
2.4 小结20-22
3 变压器套管末屏电压传感器的研究22-39
3.1 概述22
3.2 传感器结构与参数确定22-24
3.3 分压电容的选择24-27
3.3.1 电容器的分类24-25
3.3.2 分压电容容量的确定25-27
3.3.3 额定工作电压的确定27
3.4 套管电容分压系统建模及仿真研究27-33
3.4.1 仿真平台简介27-28
3.4.2 系统模型的建立28
3.4.3 高压引线模型的建立28-29
3.4.4 电容式套管模型的建立29-32
3.4.5 套管末屏电压传感器模型的建立32-33
3.5 套管末屏电压传感器的响应及标定33-37
3.5.1 仿真结果及分析33-36
3.5.2 传感器的标定36
3.5.3 传感器误差分析与动态误差校正36-37
3.6 保护单元的设计37-38
3.6.1 压敏电阻37-38
3.6.2 气体放电管38
3.6.3 继电器保护单元38
3.7 小结38-39
4 过电压数据采集系统的研究39-59
4.1 概述39
4.2 信号调理电路和整形触发电压的设计39-46
4.2.1 二次分压电路的设计39-41
4.2.2 信号调理电路的设计41-44
4.2.3 触发电路的设计44-46
4.3 保护单元控制电路的设计46-47
4.4 数据采集卡的选择47-53
4.4.1 采集卡性能介绍48-49
4.4.2 采集卡数据采样实现原理49-53
4.5 软件系统设计53-54
4.6 装置抗干扰设计54-57
4.6.1 干扰的传递方式54-55
4.6.2 硬件的抗干扰设计55-57
4.6.3 软件的抗干扰设计57
4.7 小结57-59
5 试验结果及分析59-68
5.1 分压比的测定59
5.2 方波响应59-63
5.3 冲击响应测试63-66
5.4 动作逻辑测试66-67
5.5 小结67-68
6 结论与展望68-70
6.1 主要结论68
6.2 展望68-70
致谢70-71
参考文献71-74
