PCB式罗氏线圈行波传感器的研究与设计

发布时间：2017-03-20 06:05

  本文关键词：PCB式罗氏线圈行波传感器的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会不断进步,经济快速发展,电力系统也逐渐实现智能化、数字化。在电力线路的故障测距领域中,相比较阻抗法、故障分析法这些传统的故障测距方法而言,行波法因稳定性高,测试精度高,受线路本身分布参数影响小等优势得以广泛的应用,并且具有良好的发展前景。采用行波法进行故障测距需要选择合适的行波传感器对行波进行检测,因此研究和设计出频带宽、响应快、精度高的行波传感器是实现行波故障测距的关键。本文围绕这一目的对PCB式罗氏线圈行波传感器进行研究和设计以满足行波故障测距的需要。本文以行波故障测距技术为背景,综述了行波的产生、特点以及传感需求,在此基础上,研究并设计了一种PCB式罗氏线圈行波传感器。首先,阐述了罗氏线圈的测量原理以及两种积分工作方式,分析了传统罗氏线圈的弊端以及PCB式罗氏线圈的优点。然后,在理论基础上对PCB式罗氏线圈行波传感器结构进行设计,选择双面对称的抗干扰结构,并采用相邻两块板绕向相反的偶数块板串联,既起到了抗干扰的效果,又增加了互感。其次,通过等效电路建立PCB式罗氏线圈的传递函数,在Matlab中绘制伯德图,研究传感器的互感、自感、分布电容和内阻等电磁参数对行波传感器频率特性的影响;再根据幅频函数的计算公式以及互感、自感、分布电容、内阻等电磁参数与外径、内径、匝数、高度、线径等结构参数之间的关系,设计一种多参数非线性优化算法,对传感器结构参数进行优化,使得传感器在满足检测行波信号的频带范围的前提下,输出电压最大。最后,根据确定的结构和优化后的结构参数研制出PCB式罗氏线圈行波传感器,并进行实验,验证本研究的可行性。本文通过对PCB式罗氏线圈行波传感器的研制与设计,将该传感器应用到行波故障测距领域中,在理论基础上对传感器结构和参数进行改进和优化,并进行实验。结果表明该传感器应用到行波故障测距中的可行性,为行波故障测距传感器的设计提供了技术支持。
【关键词】：行波测距 PCB式罗氏线圈 幅频特性
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM75;TP212
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 研究背景及意义8-11
• 1.1.1 故障测距的意义8
• 1.1.2 电力线路故障类型及原因8-10
• 1.1.3 行波故障测距技术及传感需求10-11
• 1.2 电流传感器11-14
• 1.2.1 电流传感器的分类11-12
• 1.2.2 罗氏线圈电流传感器12-14
• 1.3 罗氏线圈的发展历程及研究现状14-16
• 1.3.1 罗氏线圈的发展历程14-15
• 1.3.2 罗氏线圈的研究现状15-16
• 1.4 课题的主要工作及章节安排16-18
• 第二章 PCB式罗氏线圈行波传感技术理论分析18-26
• 2.1 行波故障测距方法的原理18
• 2.2 故障行波18-21
• 2.2.1 故障行波的产生18-19
• 2.2.2 故障行波的传播19-21
• 2.3 罗氏线圈的测量原理21-22
• 2.3.1 罗氏线圈测量电流的原理分析21-22
• 2.4 罗氏线圈的两种工作状态22-25
• 2.4.1 自积分式22-23
• 2.4.2 外积分式23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 PCB式罗氏线圈行波传感器的设计26-40
• 3.1 PCB式罗氏线圈的结构26-30
• 3.2 罗氏线圈行波传感器等效电路30-31
• 3.3 电磁参数对PCB式行波传感器传变性能的影响31-34
• 3.3.1 传感器测量电流的传递函数模型的建立31
• 3.3.2 电磁参数对频率特性影响的仿真分析31-34
• 3.4 采样电阻对PCB式行波传感器传变性能的影响34-35
• 3.5 PCB式行波传感器串扰的影响因素分析35-37
• 3.6 PCB式行波传感器结构参数优化设计37-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第四章 PCB式行波传感器制作与实验研究40-54
• 4.1 PCB式罗氏线圈行波传感器制作40-42
• 4.2 PCB式行波传感器性能测试与分析42-50
• 4.2.1 实验系统的搭建42-43
• 4.2.2 自积分实验43-46
• 4.2.3 外积分实验46-50
• 4.3 PCB式行波传感器定位精度的测试与分析50-51
• 4.4 本章小结51-54
• 第五章 总结与展望54-56
• 5.1 总结54
• 5.2 展望54-56
• 致谢56-58
• 参考文献58-60

【参考文献】

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本文编号：257265