基于GTEM小室的UHF传感器性能标定关键问题研究

发布时间：2017-06-29 00:10

  本文关键词：基于GTEM小室的UHF传感器性能标定关键问题研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：特高频传感器作为GIS设备局部放电检测系统中关键部件,其性能优劣决定了故障诊断结果的准确性。但众多厂商生产的UHF传感器性能各异,缺乏统一有效的性能标定方法。基于GTEM小室的UHF传感器性能时域参考标定是目前使用最广泛的方法。然而,这种方法存在测试窗口最佳位置及尺寸的设计缺乏依据、参考天线实际响应与理论值差异较大、脉冲信号参数缺乏规范以及与频域参考标定结果的一致性有待验证等问题。为此,本文开展了以下研究：建立了特高频传感器性能标定用GTEM小室的FDTD仿真计算模型,并在实验验证其有效性的基础上,仿真分析了测试窗口位置和尺寸对小室特性参数及测试窗口处电场均匀性的影响。结果表明：测试窗口距馈电端口越近、窗口尺寸越大,对小室特性参数及测试窗口处电场均匀性的影响就越显著；直径为300mm的测试窗口距馈电端口3m时,小室的特性参数和测试窗口处的电场均匀性都能满足测试要求。从单极子天线接收原理及同轴馈电阻抗匹配的角度提出了对安装参考天线法兰进行优化设计的方法,新设计参考天线的实际响应与理论值的吻合程度很高,偏差仅为4.0%。首次以实验的形式研究了时域宽带参考标定方法中脉冲信号上升时间对UHF传感器频域等效高度标定精度的影响,给出了标定UHF传感器性能所需达到的脉冲信号参数指标。搭建了基于GTEM小室的UHF传感器性能频域参考标定实验平台,开发了测控软件,对50mm单极子天线和现场较常用的DMS传感器的频域等效高度进行了标定,并与时域参考标定结果进行了比对研究,首次在同一标定平台上验证了两种标定方法结果的一致性。
【关键词】：特高频传感器 GTEM小室 单极子天线 等效高度 时域反射计
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM595;TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外主要研究现状10-12
• 1.3 目前存在的主要问题12
• 1.4 本文主要研究内容12-14
• 第2章 理论研究及仿真分析基础14-26
• 2.1 GTEM小室特性参数的计算与测量方法14-19
• 2.1.1 电压驻波比15
• 2.1.2 特性阻抗15-18
• 2.1.3 电场分布18-19
• 2.2 基于GTEM小室的UHF传感器性能标定方法19-23
• 2.2.1 直接标定方法20-21
• 2.2.2 频域参考标定方法21-22
• 2.2.3 时域宽带参考标定方法22-23
• 2.3 电磁场时域有限差分方法23-25
• 2.4 XFDTD仿真软件中的波导端口25-26
• 第3章 测试窗口最佳位置及尺寸的仿真研究26-44
• 3.1 GTEM小室的FDTD模型26-29
• 3.1.1 GTEM小室的结构参数及几何建模26-27
• 3.1.2 边界条件设置27
• 3.1.3 网格剖分27-28
• 3.1.4 激励源的设置28-29
• 3.2 GTEM小室仿真模型的实验验证29-31
• 3.3 测试窗口位置对GTEM小室特性参数及场分布的影响31-36
• 3.3.1 开孔位置对小室驻波特性的影响31-32
• 3.3.2 开孔位置对GTEM小室特性阻抗的影响32-33
• 3.3.3 开孔位置对测试窗口处电场均匀性的影响33-36
• 3.4 测试窗口尺寸对GTEM小室特性参数及场分布的影响36-42
• 3.4.1 开孔尺寸对GTEM小室驻波特性的影响36-37
• 3.4.2 开孔尺寸对GTEM小室特性阻抗的影响37-38
• 3.4.3 开孔尺寸对GTEM小室测试窗口处电场均匀性的影响38-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第4章 参考天线优化设计及脉冲参数确定44-53
• 4.1 参考天线优化设计44-46
• 4.2 脉冲信号参数的确定46-52
• 4.2.1 模拟PD信号47-48
• 4.2.2 S3传感器等效高度测试48-50
• 4.2.3 S4传感器等效高度测试50-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 频域参考标定方法与时域标定方法的比对研究53-60
• 5.1 频域参考标定系统组成53
• 5.2 主要功能及设备性能指标53-54
• 5.3 测控软件开发54-57
• 5.3.1 测控软件的主要功能54-56
• 5.3.2 扫频参数设置56
• 5.3.3 UHF传感器性能的频域参考标定56-57
• 5.4 时域宽带参考标定与频域参考标定结果比对研究57-59
• 5.4.1 50mm单极子天线57-58
• 5.4.2 DMS传感器58-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第6章 结论与展望60-62
• 6.1 主要结论60-61
• 6.2 研究展望61-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果66-67
• 致谢67-68
• 作者简介68

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本文编号：495820