高压绝缘子污秽在线监测系统设计与开发

论文摘要

沉积在高压绝缘子表面的污秽物与雾、细雨等气候共同作用时容易发生绝缘子污秽闪络,影响电力线路的安全运行,本文针对该问题,设计了绝缘子表面泄漏电流在线监测系统,动态反映绝缘子表面的污秽状况,从而提高了绝缘子的管理效率,增强了绝缘子运行的可靠性。本文根据泄漏电流在污闪过程中逐渐增大的特性,采用基于泄漏电流测量的污秽诊断方法,并从预防性监测的角度出发,确定了泄漏电流的采集范围,设计了一种泄漏电流在线监测装置。监测装置中的电流采集环具有良好的截流效果,从绝缘子表面获取的电流进入泄漏电流监测装置,完成信号的处理与转换。装置中由高速运算放大器构成的电流电压转换电路,可获得准确的工频泄漏电流值和高频电流脉冲次数,避免了脉冲信号频率频带宽、电流范围大给电流传感器制作带来的困难;绝对值电路的应用优化了电路设计,同时可增大泄漏电流的测量范围;模拟滤波器和数字滤波器的配合使用,大大降低了外界干扰和来自运放的噪声干扰对信号的影响,提高了装置的性能;监测装置与杆塔监测基站采用RS485串口通讯方式,使数据能安全可靠地进行传输。本文设计了基于DSP的FIR数字低通滤波器,针对实际应用中的问题,提出了数字滤波的改进算法,使得经过数字滤波后波形不失真,误差达到最小。为验证所设计的泄漏电流监测装置具有较好的性能,本文提出了若干行之有效的实验方法,试验结果也表明监测装置能够准确地检测到绝缘子表面的泄漏电流,从而反映绝缘子的污秽状况。本文设计的绝缘子污秽在线监测系统能实时地反映绝缘子表面的污秽状况,对绝缘子的清扫工作给出指导意见。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 绝缘子污闪机理
• 1.3 绝缘子污秽监测技术的现状
• 1.3.1 目前常用的绝缘子污秽测量方法
• 1.3.2 泄漏电流法的应用现状
• 1.4 本文完成的工作
• 2 泄漏电流在线监测技术
• 2.1 泄漏电流监测原理
• 2.2 泄漏电流监测取值范围
• 2.3 泄漏电流采集方法
• 2.3.1 穿芯式电流传感器
• 2.3.2 采用屏蔽电缆引流装置
• 2.4 采集环的截流效果试验
• 2.5 泄漏电流监测系统的概述
• 2.5.1 系统结构设计
• 2.5.2 软件系统设计
• 2.6 小结
• 3 绝缘子泄漏电流在线监测装置的设计
• 3.1 监测装置整体结构
• 3.2 硬件电路设计
• 3.2.1 泄漏电流采集
• 3.2.2 滤波电路设计
• 3.2.3 二次放大电路
• 3.2.4 绝对值电路
• 3.2.5 AD转换
• 3.2.6 高频电流脉冲捕捉
• 3.2.7 硬件的核心——DSP
• 3.2.8 串口通信
• 3.3 小结
• 4 基于DSP的FIR数字滤波器设计
• 4.1 数字滤波器的介绍
• 4.1.1 信号处理过程
• 4.1.2 数字滤波器的表示方法
• 4.1.3 数字滤波器的参数
• 4.2 FIR数字滤波器设计
• 4.2.1 FIR滤波器结构
• 4.2.2 借助Matlab进行FIR滤波器设计
• 4.3 FIR滤波器在DSP中的实现
• 4.3.1 窗函数序列在DSP中的处理
• 4.3.2 CCS环境下的DSP实现
• 4.4 应用中对数字滤波的改进
• 4.4.1 实际应用中遇到的问题
• 4.4.2 利用数值微分方法还原信号
• 4.4.3 不同情况下对算法的验证
• 4.5 总结
• 5 泄漏电流监测装置试验结果分析
• 5.1 泄漏电流监测装置性能的试验
• 5.1.1 泄漏电流监测装置性能的试验方法
• 5.1.2 泄漏电流监测装置性能试验结果与分析
• 5.2 监测装置测量精度测试
• 5.3 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录A
• 作者简历
• 学位论文数据集