变电所绝缘在线监测系统研究与应用

论文摘要

铁路电气设备长期以来一直沿用传统的定期停电检修模式,这种计划检修模式是在设备停电的条件下进行的,其科学性、时效性差,检修具有一定的盲目性；设备停电次数多,测试周期长；无法对运行中电力设备的绝缘进行跟踪测试,不能及时发现设备内部的故障隐患；且停电做介损、泄漏等预防性试验时,试验施加的电压远远低于运行电压,对某些缺陷的反应也不够灵敏。因此在铁路牵引变电所实施绝缘在线监测十分必要。本课题的研究目标是对牵引变电所主变、电压互感器、电流互感器和避雷器的绝缘状态进行实时监测,对每台设备的不同绝缘参数进行数据处理、存储及越限值报警,实现数据远传。为此设计了系统的部分硬件,研制出取样精度较高、抗干扰能力强的零磁通电流传感器、现场总线、现场安装了现场监测单元,与该系统的软件部分结合,实现了通过局域网进行电网设备绝缘在线监测数据采集和远程传输。本文首先介绍了目前牵引变电所电气设备的检修现状,分析了定期检修的特点和不足,简要介绍了牵引变电所电气设备在线监测的发展状况及其先进性,并对现有的几种检测方法进行了简要的介绍和比较。接着,本文给出了总体设计的系统框图并详细介绍了该在线监测系统的硬件实现,包括电流传感器、现场监测单元、保护屏蔽接地与电源。随后,本文还简要介绍了信号处理的计算法。最后,介绍了该在线监测系统的使用情况并分析了案例。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 牵引变电所电气设备检修的发展阶段
• 1.3 牵引变电所电气设备在线监测技术的发展阶段
• 1.4 定期检修的现状及存在的问题
• 1.4.1 定期检修的现状
• 1.4.2 定期检修存在的问题
• 1.5 在线监测技术的先进性
• 1.6 几种介损检测方法的比较
• 1.6.1 电气设备故障和缺陷分析
• 1.6.2 绝缘介质损耗的概念
• 1.6.3 现有几种介质损耗测量方法的比较
• 第2章 总体设计
• 2.1 系统框图
• 2.2 主要功能
• 2.3 系统特点
• 2.3.1 取样传感器采用穿芯式零磁通传感器
• 2.3.2 隔离和限压保护
• 2.3.3 自适应信号处理技术
• 2.3.4 稳定性较高
• 2.4 主要测试指标精度
• 第3章 系统的硬件实现
• 3.1 总线设计与实现
• 3.1.1 CAN总线介绍
• 3.1.2 CAN总线在分层数据采集系统的结构及功能
• 3.1.3 CAN总线网络接口的设计
• 3.2 电流传感器的设计与实现
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 电流传感器的基本结构
• 3.2.3 I/V变换器的电路分析
• 3.2.4 电流传感器的结构设计
• 3.2.5 电流传感器的屏蔽和保护
• 3.2.6 出厂前老化
• 3.2.7 性能测试
• 3.3 现场监测单元的研究与实现
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 信号输入电路
• 3.3.3 采样/保持电路
• 3.3.4 过零检测电路
• 3.4 DSP控制板的设计与实现
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 现场监测单元AD设计
• 3.4.3 CAN通讯设计
• 3.5 防干扰设计
• 3.5.1 同步采样和数字滤波技术的引入
• 3.5.2 校正和数据分析技术
• 3.5.3 信号传输数字化
• 3.5.4 电路框图
• 3.5.5 工作原理
• 3.6 保护屏蔽接地与电源
• 3.6.1 概述
• 3.6.2 MOA压敏电阻特性
• 3.6.3 TVS瞬态干扰抑制器特性
• 3.6.4 保护
• 3.6.5 屏蔽与接地
• 3.7 温湿度传感装置
• 3.7.1 概述
• 3.7.2 系统组成
• 3.7.3 温湿度传感器
• 3.8 软件设计
• 3.8.1 控制软件设计
• 3.8.2 上位机软件设计
• 第4章 计算机通讯协议及算法
• 4.1 基本通讯协议
• 4.1.1 CAN通讯端口配置
• 4.1.2 协议基本形式（数据区）
• 4.1.3 下行命令（主机对检测单元）
• 4.1.4 上行数据（检测单元对主机）
• 4.2 信号处理的研究
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 信号处理算法
• 第5章 典型案例分析
• 5.1 报表分析
• 5.2 试验对比
• 5.2.1 试验原理
• 5.2.2 试验方法及对比试验过程
• 5.2.3 对比实验结果及分析
• 5.2.4 典型案例
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果