【摘要】：開關(guān)柜作為配電網(wǎng)中重要的電力設(shè)備,其在生產(chǎn)或運(yùn)行過程中的一些絕緣缺陷很容易引起局部放電的發(fā)生,經(jīng)一定階段短間隙局部放電發(fā)展到長(zhǎng)間隙擊穿,將影響到開關(guān)柜的正常運(yùn)行,帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,若能對(duì)正常運(yùn)行的開關(guān)柜進(jìn)行局部放電在線檢測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜中的絕緣隱患,并對(duì)其做到準(zhǔn)確定位,將有效提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。本文基于各種檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn),提出了采用TEV(暫態(tài)地電壓)法對(duì)開關(guān)柜局部放電進(jìn)行檢測(cè),并利用HFCT(高頻電流傳感器)與超聲波傳感器聲電聯(lián)合法對(duì)檢測(cè)到的局部放電源進(jìn)行準(zhǔn)確定位。鑒于現(xiàn)階段的一些局部放電檢測(cè)裝置對(duì)采集傳感器單一性的約束,而示波器對(duì)傳感器兼容效果良好的特點(diǎn),本文提出了基于示波器與LabVIEW串口通信的方式采集局部放電信號(hào),并設(shè)計(jì)出局部放電檢測(cè)與定位裝置。首先,本文從局部放電理論出發(fā),闡述了開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生典型局部放電的原因及特征。針對(duì)局部放電產(chǎn)生機(jī)理與局部放電檢測(cè)理論,研制出一種電場(chǎng)耦合式TEV傳感器,并在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)研制的TEV傳感器進(jìn)行幅頻特性驗(yàn)證,得出該試制的傳感器具有寬頻帶、高靈敏度的特點(diǎn)。采用相似的驗(yàn)證方法,對(duì)HFCT傳感器的特性進(jìn)行分析,得出HFCT傳感器的有效檢測(cè)頻段遠(yuǎn)大于超聲波的中心頻率,HFCT能靈敏地檢測(cè)到快速傳播的高頻電流信號(hào),即驗(yàn)證了聲電聯(lián)合定位方法的有效性。利用有限元差分法(FDTD),在三維電磁仿真軟件XFDTD7.0中對(duì)開關(guān)柜內(nèi)部局部放電引起的電磁波分布規(guī)律和感應(yīng)電壓大小進(jìn)行了仿真分析,該仿真從理論上對(duì)局部放電的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)有很重要的指導(dǎo)意義。其次,基于本文所研究的內(nèi)容,在上位機(jī)LabVIEW中完成了局部放電檢測(cè)與定位裝置的軟件設(shè)計(jì)。該軟件的核心程序?yàn)?LabVIEW通過VISA連接方式實(shí)現(xiàn)示波器與上位機(jī)的USB串口通信,并實(shí)時(shí)采集兩路信號(hào);對(duì)采集的TEV局部放電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波與小波降噪,分析局部放電的單次脈沖波形、單次脈沖頻譜與PRPD譜圖;編寫聲電聯(lián)合定位程序,提取超聲波相對(duì)HFCT的延遲時(shí)間,嵌入改進(jìn) Levenberg-Marquardt(LM)算法實(shí)現(xiàn)定位。最后,在實(shí)驗(yàn)室的條件下,設(shè)計(jì)開關(guān)柜典型局部放電模型并搭建試驗(yàn)平臺(tái),利用檢測(cè)裝置對(duì)三種局部放電進(jìn)行檢測(cè)分析,并針對(duì)電暈放電精確定位。結(jié)果表明開關(guān)柜局部放電檢測(cè)裝置在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下能有效識(shí)別出不同放電類型,并能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地定位,因此該檢測(cè)裝置基本滿足設(shè)計(jì)要求與檢測(cè)需要。
【圖文】：

司［２０１０］１１號(hào)文件印發(fā)了《電力設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)工作正式列入設(shè)備運(yùn)維工作中，２０１３年國(guó)家０１３《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》，對(duì)帶電檢測(cè)步做出規(guī)定［２］。而１０ｋＶ、３５ｋＶ高壓開關(guān)柜成套設(shè)備，對(duì)高壓開關(guān)柜的狀態(tài)監(jiān)測(cè)也就顯得尤為重要。統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電和電能轉(zhuǎn)換過程中進(jìn)行開合、元件主要由一次設(shè)備和二次元件組成，一次設(shè)備主支母線、高壓接觸器等，二次元件主要有繼電器、內(nèi)部設(shè)備的特點(diǎn)，開關(guān)柜的故障類型可分為拒動(dòng)／誤故障、載流故障、外力及其他故障［４］。為了能夠了中國(guó)電力科學(xué)研究院對(duì)２００４年４０．５ｋＶ以下的開析，如圖Ｍ所示，其中，，因內(nèi)部絕緣缺陷引起的故障的３５％左右。而廣東電網(wǎng)公司對(duì)１９９２－２００２年示，絕緣故障的比例甚至高達(dá)６６％［５】。逡逑

開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，放電產(chǎn)生的脈沖電流在開關(guān)柜表面感應(yīng)產(chǎn)生一逡逑個(gè)脈沖電壓信號(hào)，可通過在開關(guān)柜外殼設(shè)置暫態(tài)地電波傳感器（ＴＥＶ）檢測(cè)感應(yīng)電逡逑壓信號(hào)［２Ｑ］。檢測(cè)原理見圖２－１：逡逑Ｃ１邋￣￣逡逑ｃ、中逡逑圖２－１邋ＴＥＶ采集信號(hào)原理圖逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅｏｒｙ邋ｏｆ邋ＴＥＶ逡逑暫態(tài)地電壓ｗ信號(hào)在開關(guān)柜外殼進(jìn)行傳播，開關(guān)柜外殼相當(dāng)于電容ｑ的上極逡逑板，這樣開關(guān)柜外殼與傳感器內(nèi)部的上極板形成電容Ｃ１；同理ＴＥＶ內(nèi)部的下極板逡逑與上極板形成檢波電容Ｃ２。通過測(cè)試Ｃ２兩端的電壓信號(hào)即可檢測(cè)出開關(guān)柜外殼上逡逑感應(yīng)生成的地電波信號(hào)［２１］。圖２－１中f為傳輸線纜的阻抗，昊為示波器的輸入阻逡逑抗，根據(jù)文獻(xiàn)［２２］可知矣所以示波器檢測(cè)到的電壓信號(hào)為＜：２兩端信號(hào)。兩逡逑個(gè)等效電容進(jìn)行串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電容分壓可得到檢測(cè)到的暫態(tài)地電壓為：逡逑Ｕ２邋＝邋－邋－Ｃ］邋■邋ｕ邐（２－１）逡逑ｃ，＋ｃ２逡逑其中，ＴＥＶ檢測(cè)到的電壓信號(hào)與Ｃ，、（：２取值有關(guān)。由理論計(jì)算公式可以看出，逡逑當(dāng)ｑ越大、Ｃ２越小時(shí)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM591

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙建利;劉海峰;劉婷;岳國(guó)良;孫yN;付龍明;;變壓器局部放電信號(hào)檢測(cè)與類型識(shí)別[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2016年06期

2 孫云亭;蔡振江;程曼;王棟軒;;多超聲波傳感器局部放電源定位方法的研究[J];電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào);2016年03期

3 吳科;周凱;李旭濤;萬(wàn)利;趙慶杰;;基于雙電容串聯(lián)模型的TEV傳感器在電纜終端局部放電檢測(cè)中的研究[J];絕緣材料;2016年01期

4 魏義虎;陳雷;;基于LabVIEW-VISA方式的串口通信研究[J];電子設(shè)計(jì)工程;2015年24期

5 李富貴;李春鋒;王璇;方福歆;孔海洋;關(guān)煥梅;;開口磁芯的高頻電流傳感器幅頻特性研究[J];河南科技;2015年11期

6 許逵;馬曉紅;趙立進(jìn);曾華榮;肖永;;超聲波局部放電檢測(cè)裝置的檢測(cè)及校驗(yàn)[J];電測(cè)與儀表;2014年23期

7 鄧雨榮;田樹軍;李銳鵬;胡華;邢雅;李洪杰;;一種改進(jìn)的10kV開關(guān)柜局部放電TEV檢測(cè)及定位技術(shù)[J];絕緣材料;2014年02期

8 魏振;張強(qiáng);齊波;李成榕;張曉涵;;高壓開關(guān)柜典型缺陷局部放電TEV特征的研究[J];高壓電器;2014年02期

9 楊秋波;;基于FDTD的高壓開關(guān)柜局部放電傳播特性仿真分析研究[J];電氣應(yīng)用;2013年S2期

10 姚陳果;黃琮鑒;吳彬;陳攀;陳昱;米彥;;采用時(shí)域有限差分法分析開關(guān)柜中超高頻信號(hào)傳播特性[J];高電壓技術(shù);2013年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 孔令明;肖云東;劉娟;曾令甫;;開關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)定位技術(shù)的應(yīng)用與研究[A];山東電機(jī)工程學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李燕青;超聲波法檢測(cè)電力變壓器局部放電的研究[D];華北電力大學(xué)（河北）;2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳昕;10kV開關(guān)柜局部放電暫態(tài)接地電壓測(cè)量方法研究[D];東南大學(xué);2016年

2 覃宇;高壓開關(guān)柜局放特性的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 黃詩(shī)敏;10kV開關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用與仿真分析研究[D];北京交通大學(xué);2015年

4 葉培霖;基于地電波原理的開關(guān)柜局部放電檢測(cè)與定位系統(tǒng)研究[D];華南理工大學(xué);2014年

5 陳敏;基于暫態(tài)地電波信號(hào)的GIS局部放電檢測(cè)技術(shù)研究[D];華北電力大學(xué);2013年

6 李海德;基于TEV與超聲波的高壓開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法研究[D];華北電力大學(xué);2013年

7 林俊浩;開關(guān)柜局放的超聲波及地電波檢測(cè)技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2012年

8 陳希;開關(guān)柜內(nèi)部絕緣缺陷的檢測(cè)與研究[D];華中科技大學(xué);2012年

9 駱潔藝;基于暫態(tài)地電壓和超聲波測(cè)試的10kV開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評(píng)估技術(shù)的研究[D];華南理工大學(xué);2010年

10 徐銀鳳;基于改進(jìn)PSO算法的變壓器局部放電超聲定位研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2522407