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高压开关温度在线监测技术的研究

发布时间:2016-09-04 11:20

  本文关键词:高压开关温度在线监测技术的研究,由笔耕文化传播整理发布。


《燕山大学》 2001年

高压开关温度在线监测技术的研究

张越  

【摘要】: 目前,电气设备温度的在线实时监测问题已受到广泛重视,,成为电力系统 中电气设备安全运行的新课题。由于高压绝缘和强电磁噪声问题,普通的测温 技术尚未应用到这一类装置中。光纤传感器的出现,为高压电气设备温度监测 研究提供了崭新的思路。本课题便是采用电测温度探头和光纤传输相结合的方 法,充分利用成熟的电传感技术和光纤耦合的高电压绝缘、抗电磁干扰性能强 等优点,设计了单片微机控制下的多路温度巡回检测系统,实现了对电力系统 中最常见的电气设备—高压开关触头温度的在线监测。 本课题选用集成温度传感器AD590作为直接感温元件,它是一种集成两端 式温度—电流传感器,适用于-55℃~+150℃范围内的温度测量,在激励电压为 4~30V时,表现出1μA/K高阻抗恒流调节的优良特性,线性误差为0.5℃。在 对AD590特性分析的基础上,本课题设计了温度—频率转化电路,将温度信号 转化为脉冲频率信号,驱动LED发光,再通过光纤将被温度调制的脉冲信号传 输到二次仪表控制端,进行光电信号转换、放大及整形处理,最后通过多路选 通开关送入单片机进行频率计数,实现温度显示、多路巡回/单路测量、超温报 警等功能。论文中详细介绍了温度监测系统各部分的电路设计及工作原理,并 在对探头电路功耗分析的基础上,实现了硅光电池推动探头在高压区工作。此 外,本课题还重点研究了高电压、强电磁场条件下,如何保证温度测量的精度 和系统工作的稳定性,采取了有效的绝缘和抗干扰措施,在工业试验中取得了 良好的效果。 本课题所研究的光纤传输高压开关触头温度监测仪分别在四川电器股份有 限公司和甘肃天水电器厂进行了现场实测,并采用热电偶测温仪校验,实测结 果表明:该温度监测系统反映速度较快,温升越限定位准确,测温精度误差在 ±1℃以内,具有较高的可靠性、安全性和经济性。因此本课题的研究对于保障 电气设备在电力系统中的安全运行具有重要的实际工程价值。

【关键词】:
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TP277
【目录】:

  • 中文摘要3-4
  • 英文摘要4-9
  • 第1章 绪论9-16
  • 1.1 课题意义9
  • 1.2 国内外关于高压电器设备在线温度监测技术的研究现状9-10
  • 1.3 方案分析及本课题研究方向的选定10-13
  • 1.3.1 几种测温方案分析11-12
  • 1.3.2 本课题研究方案的确定12-13
  • 1.4 系统总体设计方案13-16
  • 1.4.1 本课题所需解决的关键问题13
  • 1.4.2 系统总体方案的选定13-16
  • 第2章 光致电源及光纤传输系统的研究与设计16-48
  • 2.1 光致电源16-24
  • 2.1.1 硅光电池的工作原理16-18
  • 2.1.2 硅光电池的基本特性与参数18-22
  • 2.1.3 光致电源稳压电路的设计22-24
  • 2.2 光纤传输特性24-33
  • 2.2.1 光纤的结构和类型24-25
  • 2.2.2 光纤传输原理25-30
  • 2.2.3 光纤的损耗30-32
  • 2.2.4 光纤的光散32-33
  • 2.3 光源的特性及其对光纤的激励33-42
  • 2.3.1 信号光源LED的发光原理及结构34-36
  • 2.3.2 信号光源LED的主要特性与参数36-40
  • 2.3.3 信号光源LED与光纤的耦合40-42
  • 2.4 光电转换系统的研究与设计42-47
  • 2.4.1 PD的工作原理及工作模式43-45
  • 2.4.2 光电二极管的特性分析45-47
  • 2.5 本章小结47-48
  • 第3章 低功耗测温探头电路的设计48-61
  • 3.1 集成温度传感器AD59048-53
  • 3.1.1 AD590温度—电流传感器的工作原理及内部电路分析48-52
  • 3.1.2 AD590的性能特点52-53
  • 3.2 测温探头电路的设计53-58
  • 3.2.1 温度—频率转换电路53-56
  • 3.2.2 单稳态触发电路56-57
  • 3.2.3 LED驱动电路57-58
  • 3.3 探头电路的功耗核算58-60
  • 3.3.1 CMOS集成电路58-59
  • 3.3.2 功耗核算59-60
  • 3.4 本章小结60-61
  • 第4章 二次仪表端的设计61-71
  • 4.1 I/V变换与前置放大电路61-63
  • 4.2 反向整流电路63-64
  • 4.3 单片机控制系统设计64-70
  • 4.3.1 硬件系统设计64-68
  • 4.3.2 软件设计68-70
  • 4.4 本章小结70-71
  • 第5章 系统采取的可靠性措施71-77
  • 5.1 探头的绝缘措施71-72
  • 5.2 干扰来源及传播途径72
  • 5.3 抗干扰技术72-76
  • 5.3.1 屏蔽73
  • 5.3.2 去耦设计73
  • 5.3.3 接地技术73-75
  • 5.3.4 印刷电路板(PCB)的抗干扰措施75
  • 5.3.5 软件抗干扰技术75-76
  • 5.4 本章小结76-77
  • 第6章 实验调试及误差分析77-86
  • 6.1 温度—频率实验及数据的线性化处理77-83
  • 6.1.1 实验装置及数据记录77-79
  • 6.1.2 实验数据的线性化处理79-83
  • 6.2 现场实测温度实验83-84
  • 6.3 工业耐压实验84-85
  • 6.4 误差分析85
  • 6.5 本章小节85-86
  • 结论86-88
  • 参考文献88-91
  • 附录91
  • 攻读硕士学位期间所发表的论文91-92
  • 致谢92
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