快速暂态过电压的测量技术研究

发布时间：2018-03-07 02:03

本文选题：VFTO　切入点：电场探头　出处：《昆明理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage VFTO),是一种电力系统在开关间隙发生连续多次击穿时产生的阶跃电压波[1]。随着运行电压的提高,尤其是特高压技术的发展,电力设备的绝缘裕度降低[2],电力系统中各类开关操作引起的快速暂态过电压带来的绝缘故障率问题呈上升趋势,已成为国际高压领域的一个重要课题。对于电压较高、极陡波前时间、频率成份多的VFTO的防护问题对变电站和电网安全稳定运行都是极大的威胁,对于电网的发展提出了严峻的挑战。本文提出了一种基于高频电场探头的VFTO测量方法,设计并研发了高频电场探头传感器,选取由德国Spectrum公司开发的高频数字化仪——DigitizerNETBOX作为数据采集传输的开发和运行平台,利用NI公司的LabVIEW语言完成上位机的控制系统与数据处理模块的开发,设计了整套解决方案,实现了 VFTO测量系统的构建,并在云南省超高压实验基地,对GIS中的VFTO进行了测量验证实验。本文的内容如下.(1)详细地阐述了 VFTO测量的研究背景,介绍了 VFTO测量技术和系统构建的研究内容、存在的问题和难点;对已有的几种VFTO测量方法的电路结构与测量原理进行研究对比分析,对国内外GIS变电站系统中VFTO测量技术现状研究,对比分析各种测量系统优缺点;(2)对VFTO产生原理进行了理论计算和仿真,其中包括直流电路、单相交流电路、变电站和传输线路等不同电力设备系统中产生的VFTO;其次对不同负载情况下的VFTO进行了计算,如纯电阻、纯容抗和存阻抗负载;并且对VFTO的参数过程进行了分析;(3)通过对VFTO产生理论的分析,相比较传统的针对GIS变电站的VFTO测量传感器,提出了具备更大灵活性、应用更广泛的基于无接触高频电场探头的VFTO测量方法。无接触测量系统可以用于任意场景的VFTO测量,传感器的放置也更灵活,便于实现多种不同的电压等级测量。(4)本文设计并研制了高频电场电容传感器,对传感器的原理、设计说明进行了详细的解释;本文研究中的硬件系统选用digitizerNETBOX板卡来实现,文中简单说明了 digitizerNETBOX板卡的参数、性能、采样频率及数据传输的情况;上位机控制部分介绍了 LabVIEW、数据采集的spcm类库、数据存储的TDMS的基础性内容。(5)为了验证高频电场探头传感器和VFTO测量系统,本文设计了在GIS管道中同时采用高频电场探头与西安交通大学的锥形传感器的对比实验,在云南省电科院高压的GIS实验基地进行。实验结果表明本文中的高频电场探头能够成功地测量出VFTO,采样频率最高能够达到5GS/s,能够稳定的获得完整的波形,验证其在功能上已经能够实现VFTO的测量。本文开发的VFTO测量系统可以对任意环境下的VFTO进行无接触的测量;安装位置也可以灵活调整;采集数据可以通过无线传输进行现场监测;还能通过网络数据传输对各个检测点进行远距离的实时监测。利用大量的传感器加无线和有线可以组成监测网,对电网上产生的VFTO数据进行长时间和大范围的采集,最终形成关于VFTO的大数据监控应用系统。
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【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM933.2

【参考文献】