开关柜绝缘件缺陷早期预警系统研究

发布时间：2017-09-10 16:42

  本文关键词：开关柜绝缘件缺陷早期预警系统研究

  更多相关文章： 碳化通道 局部放电 特征气体 早期预警 上下位机系统 LabVIEW

【摘要】：高压开关柜是电力系统安全运行中的重要设备,开关柜的稳定运行直接影响到用户的可靠供电,关系到供电质量和供电可靠程度。而开关柜故障的原因主要来自绝缘件的两类缺陷所造成,一类是在有机绝缘材料表面爬电但未形成碳化通道缺陷,这类缺陷一旦形成会在长期的电力运行及材料老化过程中继续恶化,使得绝缘材料表面贯穿造成严重的开关柜事故；另一类缺陷是开关柜内绝缘件由于施工或生产工艺等原因导致的局部裂纹、起泡等现象引起的绝缘件裂纹局部放电,当绝缘劣化和局部放电水平达到一定时,就会引起开关柜的事故。如果发生开关柜异常造成用户突然停电,不但给用户造成很大的经济损失,而且会造成不良的社会影响。本文首先通过查阅大量文献资料了解现有的开关柜绝缘监控技术,并结合国内外开关柜绝缘监控系统发展趋势,分析了国内开关柜绝缘监控系统的不足,这些不足点包括监控单元单一、不能实现提前预警、操作复杂等。其次,针对现有开关柜绝缘缺陷监控的不足,本文提出了一种开关柜内绝缘件缺陷早期预警方法,系根据有机绝缘材料在热解时释放出与材料有关的特征气体及其绝缘件表面发生局部放电时产生臭氧气体的特性,且因开关室体积小,在绝缘件表面出现局部碳化未形成贯穿通道时,以及较小的局部放电时,就能检测出特征气体,从而实现早期预警。然后,利用上述方法提出了开关柜绝缘件缺陷早期预警系统,该系统由上位机和下位机组成,下位机系统主要完成对CO2、HCN、NH3以及03四种气体浓度的采集,并将采集的数据发往上位机处理；上位机系统主要完成对数据的保存、显示、以及预警等功能。最后完成了局部放电产生臭氧检测实验,并用该缺陷预警系统完成了测量验证。
【关键词】：碳化通道 局部放电 特征气体 早期预警 上下位机系统 LabVIEW
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM591
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 课题研究的背景11
• 1.2 课题研究的目的和意义11-12
• 1.3 国内外研究方向和研究现状12-14
• 1.4 本论文的研究内容及结构安排14-16
• 第2章 开关柜绝缘件缺陷预警方法16-28
• 2.1 有机绝缘件碳化缺陷16
• 2.2 有机绝缘材料热解碳化实验16-21
• 2.2.1 实验原料、设备及实验方法17-18
• 2.2.2 实验结果分析18-21
• 2.3 有机绝缘材料热解气体与碳化面积关系21-23
• 2.4 绝缘件的裂纹缺陷23-27
• 2.4.1 裂纹缺陷与局部放电24
• 2.4.2 局部放电产生臭氧原理24-25
• 2.4.3 局部放电量与臭氧的关系25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 开关柜绝缘件预警系统硬件设计28-46
• 3.1 硬件系统平台总设计28-29
• 3.2 电源电路设计29-31
• 3.3 传感器模块电路设计31-37
• 3.3.1 电化学传感器与红外传感器原理31-34
• 3.3.2 传感器电路设计34-37
• 3.4 信号采集和处理电路设计37-40
• 3.4.1 信号放大电路设计38
• 3.4.2 调零电路的设计38-39
• 3.4.3 滤波电路设计39-40
• 3.5 DS1302时钟电路设计40-41
• 3.6 单片机综合分析单元电路设计41-42
• 3.6.1 C8051F020综合电路设计41
• 3.6.2 A/D转换概述41-42
• 3.7 RS-485通信模块设计42-43
• 3.8 输出单元43-44
• 3.8.1 LCD显示电路设计43-44
• 3.8.2 声光报警电路设计44
• 3.9 系统硬件抗干扰设计44-45
• 3.10 本章小结45-46
• 第4章 开关柜绝缘件缺陷预警系统软件设计46-66
• 4.1 系统下位机软件设计46-54
• 4.1.1 系统主程序设计46-47
• 4.1.2 AD变换子程序设计47-48
• 4.1.3 数据采集子程序设计48-49
• 4.1.4 数据处理子程序设计49-51
• 4.1.5 液晶显示子程序设计51-52
• 4.1.6 声光报警子程序设计52-53
• 4.1.7 通信子程序设计53-54
• 4.2 系统上位机软件设计54-65
• 4.2.1 LabVIEW软件概述54-55
• 4.2.2 上位机软件方案设计55-56
• 4.2.3 上位机软件流程图56-57
• 4.2.4 上位机数据处理子程序57-59
• 4.2.5 上位机预警子程序59
• 4.2.6 上位机通信与数据管理59-62
• 4.2.7 上位机软件界面设计62-65
• 4.3 本章小结65-66
• 第5章 局部放电产生臭氧检测实验66-70
• 5.1 局部放电产生臭氧检测实验66-68
• 5.2 实验结果分析68-69
• 5.3 本章小结69-70
• 总结和展望70-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 附录A 攻读学位期间参与的科研工作76-77
• 附录B 开关柜绝缘件缺陷早期预警系统硬件电路图77-78
• 附录C 开关柜绝缘件早期预警系统部分源程序代码78-81
• 附录D 开关柜绝缘件早期预警系统实物图81

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