输电线路接头测温系统及供能电源的设计

论文摘要

随着电力系统向着高电压、大容量和全自动方向的发展，对电力系统各参数的测量提出了更高的要求。对于输电线路接头温度而言，传统的监测方法存在着费时、费力、漏测、误报以及布线困难、投资大等缺点，已很难适应电力系统的发展需要。因此研究以无线自动测温为代表的新型、可靠的输电线路接头温度监测系统已是大势所趋。同时，温度监测系统高电位侧的电路供能问题也是其研制的一个关键。首先，针对输电线路工作环境下温度监测的特点，本论文分析了温度监测系统的性能要求，并采用模块化的思想对系统进行了整体设计。详细说明了系统所采用的数字化温度传感器、射频收发芯片nRF905，微控制器等模块的性能，给出了系统主机和从机的硬件电路设计，并对其工作原理进行了介绍。其次，针对目前高压输电线路接头温度监测系统高压侧的供电要求，本论文在对国内外现有可行的供电方案广泛调研的基础上，设计、完善并实现了采用特制CT取能线圈供能的设计方案。该供能方案采用了一个特制的铁芯线圈从高压母线上获取能量，并保证在母线电流较大时铁芯线圈不过早进入饱和状态，从而解决了铁芯线圈因饱和而造成的自身温度上升以及输出较窄脉冲电压等问题。最后，本论文为特制CT取能线圈设计了后端电压处理电路，凭借在取能线圈输出端串联一个电感阻抗元件大大降低了施加在整流桥上的感应电压，并通过继电器反馈回路来泄放掉铁芯线圈从高压母线上感应的多余能量，保护了后端的DC-DC模块，成功解决了测温系统高压侧电路的能量供给问题。实验表明，该电源部分可以在实验室模拟母线电流2001000A范围内为测温系统高压侧电路提供不低于100mW的能量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 高压输电线路接头温度监测系统的研究进展
• 1.1.1 高压输电线路接头温度监测的背景和意义
• 1.1.2 输电线路接头温度监测系统的研究现状
• 1.2 高压输电线路接头温度监测系统的能量供应
• 1.2.1 传统CT取能线圈供能
• 1.2.2 本论文所采用的供能方案
• 1.3 主要研究内容及论文结构
• 第2章 输电线路接头温度监测系统设计
• 2.1 高压输电线路接头温度监测系统的设计要求
• 2.2 高压输电线路接头温度监测系统的总体结构及工作原理
• 2.3 测温从机
• 2.3.1 单线智能温度传感器
• 2.3.2 微控制器
• 2.3.3 无线通信模块
• 2.3.4 测温从机的总体电路设计
• 2.4 测温主机
• 2.4.1 测温主机的工作原理
• 2.4.2 测温主机的电路设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 测温系统高压侧供能方案的研究
• 3.1 电子设备对电源的基本要求
• 3.2 目前可行的几种供能方法的分析比较
• 3.2.1 利用CT取能线圈从高压母线上取能
• 3.2.2 采用电容分压器从高压母线上取能
• 3.2.3 激光供能
• 3.2.4 太阳能供能
• 3.2.5 最新技术应用的可能
• 3.3 本章小结
• 第4章 特制CT取能线圈供能方案的设计实现
• 4.1 特制CT取能电源的设计要求
• 4.2 特制CT取能电源的工作原理及设计难点
• 4.3 磁场与磁路的理论介绍
• 4.3.1 磁场基本理论介绍
• 4.3.2 磁路分析介绍
• 4.4 取能线圈的工作原理与设计方案
• 4.4.1 传统取能线圈的工作原理
• 4.4.2 空心线圈取能的理论分析
• 4.4.3 铁芯线圈的分析与设计
• 4.5 电子电路的分析与设计
• 4.5.1 整流电路
• 4.5.2 滤波电路
• 4.5.3 DC-DC电压转换电路
• 4.5.4 电压监控保护电路
• 4.5.5 瞬时保护电路的设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 实验结果与分析
• 5.1 实验平台
• 5.2 实验结果
• 5.2.1 特制CT取能线圈的匝数确定实验
• 5.2.2 电压处理电路的实验
• 5.2.3 开口形状为全开口的铁芯实验
• 5.2.4 开口形状为半开口矩形的铁芯实验
• 5.2.5 开口形状为 V 形开口的铁芯实验
• 5.2.6 特制CT取能电源的整体性能实验
• 5.2.7 高压输电线路接头温度监测系统的整体实验
• 5.3 实验结果分析与总结
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介