电网非接触式过电压在线监测技术论文.doc

电网非接触式过电压在线监测技术毕业论文 目 录 第一章 绪论 1 1.1 本课题的研究意义 1 1.2 国内外现状及发展趋势 1 1.2.1 非接触式电压传感器的特点 3 1.3 课题研究的内容方法 3 第二章 过电压的类型及其产生机理 5 2.1 引言 5 2.2 雷电过电压 6 2.2.1 雷电放电的过程 6 2.2.2 感应雷过电压 8 2.2.3 直击雷过电压 8 2.3 内过电压 8 2.3.1 工频过电压 8 2.3.2 谐振过电压 10 2.3.3 操作过电压 11 第三章 非接触式过电压在线监测的原理 15 3.1 过电压监测系统的构成 15 3.2 非接触式传感器原理 16 3.2.1 单相线路原理 17 3.2.2 三相线路原理 18 第四章 非接触式过电压仿真及计算 23 4.1 正常工作状态下电压仿真 23 4.1.1 单相交流的仿真 23 4.1.2 三相交流的仿真 25 4.1.3 单相直流的仿真 28 4.2 过电压仿真 30 第五章 过电压在线监测实验 33 5.1 实验装置 33 5.2 实验方案 34 5.3 实验数据处理与分析 35 5.3.1 电容分压器对测量系统的影响 35 5.3.2 支撑材料对传感器的影响 36 5.3.3 湿度对传感器的影响 37 5.3.4 高度对传感器的影响 38 5.3.5 感应线长度对传感器的影响 39 5.3.6 末端电容对传感器的影响 39 5.4 实验总结 40 第六章 结论及展望 42 6.1 结论 42 6.2 展望 42 参考文献 44 致 谢 45 第一章 绪论 1.1 本课题的研究意义 电力系统中电压超过正常电压的情况叫做电力系统过电压。电力系统过电压产生的根本原因就是系统中电磁能量的转移和转化。电力系统的过电压严重影响了电力系统的供电可靠性。电力系统供电的可靠性是由一定时间内中断用户供电的次数和每次中断供电的持续时间来衡量的。可靠性在很大程度上取决于电力系统的耐电冲击特性，虽然有很多原因导致系统供电的中断，但是其中最常见的就是各种短路故障，而这些短路故障有很大一部分是系统中某些电力设备绝缘被击穿造成的。 电力系统的过电压是造成电力设备绝缘击穿的直接原因。正常情况下，电力设备处于正常的电压作用下，其设备的绝缘强度能够保证在正常工作状态下不发生击穿。但是很多时候，电力设备并不是时刻处于正常工作电压的作用下，经常遇到过电压的侵袭。 当过电压较小时，电力设备的绝缘可能不会马上击穿，但是这种过电压会使电力设备的绝缘老化，降低其耐电强度。当过电压较大时，电力设备的绝缘会直接被击穿，从而引发各种事故。 过电压产生的原因很多，虽然我们可以采取一些措施尽可能的避免过电压的产生，或者在一定程度上减小过电压的幅值，但是在实际的系统中，还是会产生各种过电压。因此过电压的在线检测就显得尤其重要，通过过电压的在线检测，我们可以知道系统什么时候发生了什么类型的过电压，以及过电压的幅值，波形等等，这有利于我们采取各种措施来降低过电压的危害，防止电力设备的绝缘遭到破坏，从而提高电力系统的供电可靠性。与此同时，通过过电压在线监测，我们可以得到很多过电压的数据，分析系统每个环节产生的过电压幅值，得知系统的设备所需承受的过电压大小，从而确定设备的绝缘配合。 1.2 国内外现状及发展趋势 国外过电压在线监测系统一般采用分散式结构[1]，即前置智能化过电压在线采集器。采用完全模块化设计，一般主要由32 位微型工控机，电源板，各种智能数据采集板构成，主要完成故障记录、事件记录、电气量的计算和记录、以及记录管理功能，通过改变装置数据采集模块的配置，可以调节装置容纳的模拟量通道。使用DSP芯片完成数据的采集和计算，数据采集模块通过个高速的总线，如PC、VME等，与中央处理器连接，采样频率和分辨率高，存储容量大，使用数据压缩技术和标准数据记录格式以便于通信。国外过电压在线监测采集器具有多个串行接口，多个过电压在线采集器通过以太网连到1 台PC机或专用处理器上，实现对多条母线电压的监测[2]。利用后台机的管理分析软件，进行数据的分析与显示。 国内过电压在线监测系统多采用集中式结构，即通过屏蔽电缆将被测信号引入 系统主机，然后由主机进行集中循环检测和数据处理。集中式过电压在线检测装置一般采用分层式结构，管理层一般采用PC系列工控机[3, 4]，主要完成数据的存储、分析、处理、显示，以及数据采集层的定时互检和对时等；数据采集层大多采用单片机作为智能化部件，常用的方式是采用MSC196 和MSC51 系列单片机组成双CPU结构，一片负责数据的采集和A/D转换，另一片负责计算和判断是否要启动数据存储，也有的从机模板采用1 块工控板负责数据的采集和启动判断，管理层与数据采集层之间采用PCI或I