高压电网过电压在线监测系统研究

论文摘要

电网过电压是影响电网安全的重要因素。对电网过电压进行在线监测,实时获取电网过电压波形及其特征参数,对分析电网事故原因、改进电网绝缘配合等方面具有十分重要的指导作用。现有的过电压在线监测系统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,提出了一种利用安装在变压器电容式套管末屏的特制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过电压在线监测实现方案,并根据该方案研制了一套过电压在线监测系统样机。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,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,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,保护单元等电路的设计方法,并对电路进行了分析。此外,还介绍了数据采集卡的选择及其工作原理,以及系统采集软件结构。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,并根据该系统挂网运行一年多的运行结果,对过电压波形进行了特点分析。在对过电压波形进行了特点分析和初步分类总结基础上,提出了利用过电压半峰值时间等8个特征参量来表征内部和外部过电压,并利用支持向量机算法,实现了对内部过电压和外部过电压的自动判别。运行结果表明,研制的过电压在线监测装置运行稳定可靠,能够很好的记录电网中出现的多种过电压波形,满足高压电网过电压在线监测的要求,达到了预期设计目标。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 过电压在线监测系统的意义
• 1.2 电力系统过电压分类及特点
• 1.2.1 大气过电压
• 1.2.2 内部过电压
• 1.3 国内外研究现状及其分析
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 变压器套管末屏电压传感器的研究
• 2.1 引言
• 2.2 电压传感器工作原理
• 2.2.1 电容式套管
• 2.2.2 电压传感器结构
• 2.3 分压电容的选择
• 2.3.1 电容器的分类
• 2.3.2 分压电容容量的确定
• 2.3.3 额定工作电压的确定
• 2.4 传感器误差分析与动态误差校正
• 2.5 保护单元的设计
• 2.5.1 压敏电阻
• 2.5.2 气体放电管
• 2.5.3 继电器保护单元
• 2.6 套管末屏电压传感器的性能测试
• 2.6.1 方波响应
• 2.6.2 冲击响应测试
• 2.7 小结
• 3 过电压信号数据采集系统研究
• 3.1 引言
• 3.2 模拟前置电路设计
• 3.2.1 二次分压电路的设计
• 3.2.2 信号调理电路设计
• 3.2.3 触发电路设计
• 3.3 保护单元控制电路的设计
• 3.4 数据采集卡的选择
• 3.4.1 采集卡性能介绍
• 3.4.2 采集卡数据采样实现原理
• 3.5 软件系统设计
• 3.6 装置抗干扰设计
• 3.6.1 硬件的抗干扰设计
• 3.6.2 软件抗干扰设计
• 3.7 小结
• 4 过电压在线监测装置试运行分析
• 4.1 引言
• 4.2 过电压在线监测装置运行环境与基本配置
• 4.3 在线监测装置运行前调试过程
• 4.4 在线监测装置运行状况分析
• 4.4.1 记录外部过电压波形分析
• 4.4.2 记录内部过电压波形分析
• 4.5 内外过电压识别研究
• 4.5.1 支持向量机
• 4.5.2 内外过电压识别
• 4.6 小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献