局部放電UHF法寬動態(tài)范圍傳感器研究及監(jiān)測系統(tǒng)設計.pdf

1、氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear，GIS)廣泛應用于城市供電等高壓輸變電系統(tǒng)中。局部放電既是GIS絕緣劣化的征兆和表現(xiàn)形式，又是絕緣進一步劣化的原因。為了保證 GIS的安全可靠運行，國內外對GIS局部放電檢測技術開展了大量的研究，特高頻(Ultra High Frequency，UHF)檢測法在GIS局部放電研究中處于重要地位。但到目前為止，仍存在傳感器監(jiān)測范圍小、帶寬低、信號頻率高、采集難度大、設備造

2、價昂貴、兼容性不佳等應用問題。
　　本文以GIS中UHF法局部放電監(jiān)測系統(tǒng)為研究對象，以設備的應用問題為研究視角，通過對數(shù)域檢波和基于FPGA的高速數(shù)據(jù)處理等方法，依據(jù) IEC61850進行建模，力圖使用更少的傳感器對GIS進行更大范圍的檢測，并降低設備成本，提高兼容性，為局部放電監(jiān)測設備的應用提供技術基礎。論文的主要研究內容以及取得成果如下：
　　(1)運用電磁波理論定性分析局部放電電磁波在 GIS內的衰減特性，運用HFS

3、S仿真軟件定量分析衰減程度以及傳感器安裝位置，研究表明需要高于40dB動態(tài)范圍的檢測裝置安裝在盆式絕緣子上，才能有效的在20米范圍內檢測局部放電。
　　(2)運用有源集成天線技術，對阿基米德螺旋天線、蝶形天線等寬頻帶天線進行對比分析，并且對多種寬動態(tài)范圍檢測方法進行對比研究，確定蝶形天線和對數(shù)檢波技術適合于GIS局部放電檢測。研制了寬動態(tài)范圍的局部放電有源集成傳感器，并對其進行了測試，實驗結果表明，該傳感器具有44dB的動態(tài)范圍，

4、700~900MHz的敏感頻段，0.3~1.5GHz的檢測頻段，適合局部放電檢測使用。
　　(3)運用時分復用技術對多通道傳感器進行采集，并對其抗干擾措施進行分析和改進；運用頻分復用技術實現(xiàn)信號與電源的共線傳輸；通過眼圖分析了FPGA高速數(shù)字系統(tǒng)的信號完整性，并對其PCB設計進行改進。以高速FPGA為核心通過控制相關電路完成信號放大、濾波、采集、存儲并把數(shù)據(jù)上傳到上位機監(jiān)測診斷中心。
　　(4)分析了基于相位的局部放電檢測的