面向智能变电站的瞬态磁场干扰测量技术研究

发布时间：2017-10-01 03:28

  本文关键词：面向智能变电站的瞬态磁场干扰测量技术研究

  更多相关文章： 智能变电扎 瞬态磁干扰 TMR 干扰度

【摘要】：随着智能变电站的高速发展,二次设备逐渐迁移至一次设备近旁就地安装,越来越多的智能化设备投入使用。在智能变电站紧凑的结构下,这些二次设备极易受到近旁高压设备的瞬态电磁干扰,造成保护装置误动作,二次设备损坏。智能变电站是坚强智能电网的基础,因此研究智能变电站瞬态电磁干扰的测量技术,对于二次设备抗干扰和加速智能变电站的建设具有非常重大的意义。针对智能变电站瞬态磁干扰的特点,本文提出了一种实用新型的磁场测量技术和分析方法,并研制了一台适合智能变电站瞬态磁场测量、分析和记录的手持式仪器。首先分析了瞬态磁场干扰作用的原理,提出了使用单位面积感应电动势作为衡量磁场干扰能力的指标。分析了TMR磁场测量技术的原理和优点。该仪器使用TMR传感器制作三维磁阻传感器来作为瞬态磁场测量探头。仪器主机采用FPGA+ARM的系统配置,完成高达40MHz采样率的磁场数据采集与缓存。本文完成了信号调理通道、主控电路、电源系统、GPS等电路的设计,实现了三轴瞬态磁场的高速信号采集。完成了基于ARM的控制系统软件设计,实现三轴磁场实时显示,设计了友好的人机交互界面,实现了大容量数据存储、干扰度计算、GPS时间戳、USB通信等功能。整个仪器使用方便,便于携带,非常适合野外测量工作使用。仪器的量程为正负30Gs,交流通道带宽为10Hz到1MHz,单轴校准测量误差小于1%。对仪器的幅频特性和线性度等指标进行了测试,通过工频稳态磁场和脉冲磁场测试实验验证了仪器的测量性能,实验证明该仪器可以很好的测量智能变电站的稳态磁场,并对瞬态磁场干扰信号具有非常好的捕捉能力和测量能力。研究了仪器的抗干扰设计,并对仪器的抗干扰性能进行了测试。最后,本文分析了仪器的误差模型,提出了针对三维传感器的校准方法,并利用三维亥姆霍兹线圈对仪器进行了校准。
【关键词】：智能变电扎 瞬态磁干扰 TMR 干扰度
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM63;TM76
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势12-13
• 1.2.1 国内外研究现状12-13
• 1.2.2 未来发展趋势13
• 1.3 本文主要工作13-15
• 第二章 测量原理及干扰度量化15-23
• 2.1 瞬态磁场测量方法15-21
• 2.1.1 常用磁场测量方法15-16
• 2.1.2 TMR传感器16-18
• 2.1.3 TMR与AMR的实验研究及比较18-21
• 2.2 干扰强度量化方法21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第三章 系统硬件电路设计23-44
• 3.1 硬件系统总体设计23-24
• 3.2 电源系统设计24-26
• 3.2.1 充电电路设计24-25
• 3.2.2 开关机电路设计25-26
• 3.2.3 系统各模块电源设计26
• 3.3 探头设计26-28
• 3.3.1 传感器介绍26-27
• 3.3.2 探头设计27-28
• 3.4 信号调理电路设计28-34
• 3.4.1 仪表放大器29-30
• 3.4.2 放大器电路设计30-31
• 3.4.3 AD转换电路设计31-34
• 3.4.4 抗混叠滤波器设计34
• 3.5 FPGA系统设计34-36
• 3.6 GPS电路设计36-38
• 3.7 ARM电路设计38-41
• 3.7.1 ARM芯片选型38
• 3.7.2 主控ARM电路设计38-39
• 3.7.3 从控ARM电路设计39-41
• 3.8 液晶驱动电路设计41-43
• 3.9 本章小结43-44
• 第四章 ARM软件系统设计44-62
• 4.1 开发环境介绍44-45
• 4.2 软件总体结构设计45-46
• 4.3 主控ARM程序设计46-53
• 4.3.1 底层驱动设计47-49
• 4.3.2 数据采集控制49-50
• 4.3.3 数据读取50
• 4.3.4 界面设计50-51
• 4.3.5 波形显示51-53
• 4.4 从控ARM软件设计53-60
• 4.4.1 SD卡驱动设计54-58
• 4.4.2 FatFS文件系统58-60
• 4.5 双机通信模块设计60-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第五章 系统测试及校准62-76
• 5.1 调试及安装62-65
• 5.1.1 系统调试62-64
• 5.1.2 仪器结构设计64-65
• 5.2 仪器性能测试65-68
• 5.2.1 主机带宽测试65-66
• 5.2.2 主机增益及线性度测试66
• 5.2.3 工频磁场测量实验66-67
• 5.2.4 瞬态磁场测量实验67-68
• 5.3 仪器校准68-75
• 5.3.1 传感器误差模型69-71
• 5.3.2 校准方法71-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 总结76
• 6.2 工作展望76-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士学位期间取得的成果82-83

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