基于无线电能传输复用技术的中压电气设备在线监测系统研制
发布时间：2021-08-30 10:17
智能电网的稳定运行离不开电气设备的状态检修,而对电气设备进行在线监测是进行状态检修的基础,通过传感器网络对电气设备进行在线监测存在高压侧传感器取电难的问题。为满足绝缘要求,已有的方法之一是采用无线电能传输的方式为传感器网络供电,传感器监测到的设备状态信息通过无线通信模块（ZigBee等）进行数据传输。这种方法虽然解决了传感器的供电和数据传输问题,但是无线通信模块发射的高频信号会潜在影响中压电气设备的保护控制部分,且由于无线通信模块是监测端的主要损耗而增大无线电能传输的功率。本文提出将无线电能传输复用技术应用于在线监测系统,实现无线电能与信号同步反向传输,为无线传感器数据传输提供了新的方式,对中压电气设备在线监测系统具有重要的应用价值。首先,提出了采用基于负载调制技术的无线电能传输复用技术,将高压侧的电气设备状态数据传输至低压侧,之后通过电力线载波通信技术将低压侧接收的数据传输到监控中心的系统方案。接着,对磁耦合谐振式无线电能传输系统进行建模与分析,针对系统的最大输出功率与传输效率往往不可兼得,提出了将最大功效积作为优化系统传输线圈的目标函数。另外,还建立了E类高频功率放大器与磁耦合结构...
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－４?ＭＩＴ实验装置示意图??
１－４为Ｍ１Ｔ实验装置示意图??ＩＨＨＨＩ??图１－４?ＭＩＴ实验装置示意图??１．３无线电能传输复用技术国内外研究现状??１．３．１国外研究现状??自上个世纪９０年代以来，国外的一些研宄机构就开始了关于无线电能与信??号传输技术，１９９３年，德国学者Ａ．Ｅｓｓｅｒ．Ａ．Ｎａｇｅ丨等人针对电磁感应式无线电能??传输在工程上需要进行信号传输等问题进行了研宄［１３】，文献［１３］中，介绍了一种??应用在工程上的无线电能传输复用技术，在一个可旋转的磁芯中，除了原来的能??量传输通道以外，再加入三个独立的信号传输通道进行信号的双向传输。??１９９４年，日本学者ｊｕｎｊｉ?Ｈｉｒａｉ与Ｔａｅ－Ｗｏｏｎｇ?Ｋｉｍ等开展了无线电能与信号??同步传输的研宄（ＷＰＩＴ），在文献［１４］中，为了减少电能与信号传输中的串扰影??响
２．１系统结构??在线监测系统主要包括：监测数据采集端、电力线载波模块、监控中心组成，??其系统的结构图如图２－１所示。??电力线载波通信?????Ａ?????Ｂ?????Ｃ???????Ｎ??￣Ｌ?Ｎｌ?￣Ｌ?Ｎ｜?￣Ｌ?Ｎｌ?＾??载波模块?载波模块?载波模块?ｆ丄１１??Ｓ＝Ｖ?ＶＶ??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ???ｈ?器?１?１??低压侧?低压侧?低压侧?ｐ＊?ｒ￣＊??ｆ?电能?ｊ?电能?个?电能?￣Ｌ?Ｎ??｜信号ｉ丨信号ｉ￣?ｊ?￣?载波模块??？髙压侧１＂?丨高压侧＾?｜高压侧▼?叭削吣??监测数据?监测数据?监测数据??采集终端?采集终端?采集终端??１＃?２＃?３＃??图２－１基于无线电能传输复用技术的在线监测系统结构??监控中心：装有上位机软件，主要将来自中压电气设备的状态信息进行记录、??显示以及查询等功能。??电力线载波模块：将数据采集终端采集到的中压电气设备状态信息通过电力??线传输到监控中心??数据采集终端由低压侧和高压侧的功能模块组成，数据采集终端主要需要实??现两个功能：第一是为处于高压侧传感器模块、ＣＰＵ模块、调制模块稳定供电；??第二是将高压侧传感器采集到的电气设备运行信息经无线电能传输通道传输至??低压侧。??２．２供电技术的选择??中压电气设备处于高电压、大电流、强磁场的运行环境中，电气设备受到工??作环境的影响，导致多方面的电气故障，给电力企业带来严重的经济损失，开关??柜中的动、静触头发热是引起中压电气设备故障的因素之一
【参考文献】：
期刊论文
[1]变负载ICPT系统电能与信号反向同步传输方法[J]. 夏晨阳,李玉华,雷轲,柳玉玲,陈国平. 中国电机工程学报. 2017(06)
[2]一种提高PCB线圈的近距离传输效率的方法[J]. 丘小辉,卢文成,毛行奎. 电气技术. 2015(11)
[3]基于ZigBee技术的变电站无线测温在线监测系统研究及应用[J]. 赵月灵,代莹,程秋秋,张庆伟,张春雷. 电气时代. 2015(09)
[4]无线电能传输技术的研究现状与应用[J]. 范兴明,莫小勇,张鑫. 中国电机工程学报. 2015(10)
[5]磁谐振无线电能传输系统的阻抗匹配特性分析[J]. 卢文成,丘小辉,毛行奎. 电器与能效管理技术. 2015(06)
[6]金属障碍物对磁耦合谐振无线电能传输系统的影响[J]. 陈琛,黄学良,孙文慧,谭林林,强浩. 电工技术学报. 2014(09)
[7]电气接点温度在线监测解决方案[J]. 杨伟. 电气技术. 2014(01)
[8]电网高压在线监测系统供能电源的设计[J]. 王书瑶. 电源技术. 2012(08)
[9]磁共振模式无线电能传输系统建模与分析[J]. 翟渊,孙跃,戴欣,苏玉刚,王智慧. 中国电机工程学报. 2012(12)
[10]高压测量系统感应取能电源设计[J]. 秦欢. 现代电力. 2009(05)
博士论文
[1]基于ICPT的无线电能传输网关键技术研究[D]. 杨芳勋.重庆大学 2012
硕士论文
[1]磁耦合谐振式无线电能传输E类功率放大器的设计与实现[D]. 谭畅.南京理工大学 2017
[2]基于双谐振耦合的能量与信号传输技术研究[D]. 郝潇潇.哈尔滨工业大学 2014
[3]一种基于电磁耦合的无线能量/信号频分复合传输方法研究[D]. 赵崇文.浙江大学 2014
[4]磁耦合谐振式无线电能传输的研究[D]. 董苗苗.华北电力大学 2014
[5]基于ZigBee的高压开关柜触头温度在线监测系统研究[D]. 丁道振.集美大学 2013
[6]ICPT系统中信号双向传输机理研究[D]. 刘洋.重庆大学 2013
[7]基于ZigBee技术的高压开关柜温度测量研究[D]. 王奎英.南京理工大学 2011
[8]感应耦合式电能与信号混合传输系统研究[D]. 王琛琛.重庆大学 2010
[9]感应耦合电能传输系统中信号传输技术研究[D]. 周锦锋.重庆大学 2009
[10]电力线载波技术在设施监测系统中的应用[D]. 詹圣红.上海交通大学 2007
本文编号：3372596
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－４?ＭＩＴ实验装置示意图??
１－４为Ｍ１Ｔ实验装置示意图??ＩＨＨＨＩ??图１－４?ＭＩＴ实验装置示意图??１．３无线电能传输复用技术国内外研究现状??１．３．１国外研究现状??自上个世纪９０年代以来，国外的一些研宄机构就开始了关于无线电能与信??号传输技术，１９９３年，德国学者Ａ．Ｅｓｓｅｒ．Ａ．Ｎａｇｅ丨等人针对电磁感应式无线电能??传输在工程上需要进行信号传输等问题进行了研宄［１３】，文献［１３］中，介绍了一种??应用在工程上的无线电能传输复用技术，在一个可旋转的磁芯中，除了原来的能??量传输通道以外，再加入三个独立的信号传输通道进行信号的双向传输。??１９９４年，日本学者ｊｕｎｊｉ?Ｈｉｒａｉ与Ｔａｅ－Ｗｏｏｎｇ?Ｋｉｍ等开展了无线电能与信号??同步传输的研宄（ＷＰＩＴ），在文献［１４］中，为了减少电能与信号传输中的串扰影??响
２．１系统结构??在线监测系统主要包括：监测数据采集端、电力线载波模块、监控中心组成，??其系统的结构图如图２－１所示。??电力线载波通信?????Ａ?????Ｂ?????Ｃ???????Ｎ??￣Ｌ?Ｎｌ?￣Ｌ?Ｎ｜?￣Ｌ?Ｎｌ?＾??载波模块?载波模块?载波模块?ｆ丄１１??Ｓ＝Ｖ?ＶＶ??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ???ｈ?器?１?１??低压侧?低压侧?低压侧?ｐ＊?ｒ￣＊??ｆ?电能?ｊ?电能?个?电能?￣Ｌ?Ｎ??｜信号ｉ丨信号ｉ￣?ｊ?￣?载波模块??？髙压侧１＂?丨高压侧＾?｜高压侧▼?叭削吣??监测数据?监测数据?监测数据??采集终端?采集终端?采集终端??１＃?２＃?３＃??图２－１基于无线电能传输复用技术的在线监测系统结构??监控中心：装有上位机软件，主要将来自中压电气设备的状态信息进行记录、??显示以及查询等功能。??电力线载波模块：将数据采集终端采集到的中压电气设备状态信息通过电力??线传输到监控中心??数据采集终端由低压侧和高压侧的功能模块组成，数据采集终端主要需要实??现两个功能：第一是为处于高压侧传感器模块、ＣＰＵ模块、调制模块稳定供电；??第二是将高压侧传感器采集到的电气设备运行信息经无线电能传输通道传输至??低压侧。??２．２供电技术的选择??中压电气设备处于高电压、大电流、强磁场的运行环境中，电气设备受到工??作环境的影响，导致多方面的电气故障，给电力企业带来严重的经济损失，开关??柜中的动、静触头发热是引起中压电气设备故障的因素之一
【参考文献】：
期刊论文
[1]变负载ICPT系统电能与信号反向同步传输方法[J]. 夏晨阳,李玉华,雷轲,柳玉玲,陈国平. 中国电机工程学报. 2017(06)
[2]一种提高PCB线圈的近距离传输效率的方法[J]. 丘小辉,卢文成,毛行奎. 电气技术. 2015(11)
[3]基于ZigBee技术的变电站无线测温在线监测系统研究及应用[J]. 赵月灵,代莹,程秋秋,张庆伟,张春雷. 电气时代. 2015(09)
[4]无线电能传输技术的研究现状与应用[J]. 范兴明,莫小勇,张鑫. 中国电机工程学报. 2015(10)
[5]磁谐振无线电能传输系统的阻抗匹配特性分析[J]. 卢文成,丘小辉,毛行奎. 电器与能效管理技术. 2015(06)
[6]金属障碍物对磁耦合谐振无线电能传输系统的影响[J]. 陈琛,黄学良,孙文慧,谭林林,强浩. 电工技术学报. 2014(09)
[7]电气接点温度在线监测解决方案[J]. 杨伟. 电气技术. 2014(01)
[8]电网高压在线监测系统供能电源的设计[J]. 王书瑶. 电源技术. 2012(08)
[9]磁共振模式无线电能传输系统建模与分析[J]. 翟渊,孙跃,戴欣,苏玉刚,王智慧. 中国电机工程学报. 2012(12)
[10]高压测量系统感应取能电源设计[J]. 秦欢. 现代电力. 2009(05)
博士论文
[1]基于ICPT的无线电能传输网关键技术研究[D]. 杨芳勋.重庆大学 2012
硕士论文
[1]磁耦合谐振式无线电能传输E类功率放大器的设计与实现[D]. 谭畅.南京理工大学 2017
[2]基于双谐振耦合的能量与信号传输技术研究[D]. 郝潇潇.哈尔滨工业大学 2014
[3]一种基于电磁耦合的无线能量/信号频分复合传输方法研究[D]. 赵崇文.浙江大学 2014
[4]磁耦合谐振式无线电能传输的研究[D]. 董苗苗.华北电力大学 2014
[5]基于ZigBee的高压开关柜触头温度在线监测系统研究[D]. 丁道振.集美大学 2013
[6]ICPT系统中信号双向传输机理研究[D]. 刘洋.重庆大学 2013
[7]基于ZigBee技术的高压开关柜温度测量研究[D]. 王奎英.南京理工大学 2011
[8]感应耦合式电能与信号混合传输系统研究[D]. 王琛琛.重庆大学 2010
[9]感应耦合电能传输系统中信号传输技术研究[D]. 周锦锋.重庆大学 2009
[10]电力线载波技术在设施监测系统中的应用[D]. 詹圣红.上海交通大学 2007
本文编号：3372596
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