新型局放特高频传感器的开发和特性分析

为了提高电力变压器局部放电信号的特高频在线监测效果,设计制作了特高频采集天线、放大电路、检波电路和采集系统软件。采用了HFSS软件设计优化特高频传感器的天线,实现了变压器局部放电特高频频段的有效采集;采用了Altium Designer软件设计特高频传感器的分离放大和检波电路,提高对信号检测的灵敏度和抗干扰能力等,并制作了电路模块。将天线于信号处理模块结合,形成了完整的特高频在线监测传感器;采用了labview软件编译检测所需的采集程序,具备信号采集、阈值设定和报警、历史数据查看和导出等功能;研究了特高频信号采集装置与基于labview编译检测所需的采集程序结合的方法,形成了完整的特高频局放监测系统。研究结果表明:监测系统能够完成天线采集、信号放大、检波和输入采集系统等功能。     

一种用于变压器PD检测的套筒单极子天线传感器研究

根据电力变压器的结构特点,本文设计了一种用于局部放电超高频检测的套筒单极子天线,阐明了该天线的结构,给出了天线参数的计算原则和方法.通过优化参数,改变了天线的输入阻抗,使得天线在检测频段内有良好的驻波比特性、较高的增益和稳定的检测方向.经仿真计算和实测得到天线的工作频带为350～500MHz,中心频率为425MHz,在整个工作频带内的增益较为稳定,均值达到2.16dBi左右.实验室中实测表明,该天线可有效检测到变压器局部放电超高频信号,且具有较高灵敏度和良好的方向性.     

一种用于变压器PD检测的套简单极子天线传感器研究

根据电力变压器的结构特点，本文设计了一种用于局部放电超高频检测的套简单极子天线，阐明了该天线的结构，给出了天线参数的计算原则和方法。通过优化参数，改变了天线的输入阻抗，使得天线在检测频段内有良好的驻波比特性、较高的增益和稳定的检测方向。经仿真计算和实测得到天线的工作频带为350～500MHz，中心频率为425MHz，在整个工作频带内的增益较为稳定，均值达到2．16dBi左右。实验室中实测表明，该天线可有效检测到变压器局部放电超高频信号，且具有较高灵敏度和良好的方向性。     

用于局部放电在线监测的高频微电流传感器

通过建立的物理和数学模型，推导了用于局部放电在线监测的高频微电流传感器的传递函数和频率特性计算公式，运用Saber的交流小信号分析工具，研究了传感器线圈匝数、杂散电容和负载电阻的变化对通频带宽和灵敏度的影响，进一步分析了与传感器通频带宽和灵敏度关系最为密切的参数。结合实际应用，给出了几种不同要求下线圈匝数和负载电阻的选择，最后，用建立的传感器模型仿真了典型的局部放电时域及频域信号。     

GIS局部放电检测的微带贴片天线研究

本文结合实际气体绝缘组合电器（GIS）结构、运行特点，设计了用于GIS局部放电检测的外置超高频微带贴片天线（MPA）传感器，该传感器安装在GIS盆式绝缘子处，接收盆式绝缘子处泄漏的电磁波，并对周围空间电磁干扰抑制；在选择天线基板的材料、厚度、形状，以及附加阻抗匹配网络等方面进行了频带展宽。计算和实测表明，天线的有效工作频带展宽为340～440MHz，中心频率为390MHz，相对带宽25．6％，达到宽频带天线范围，并且最大辐射和接收方向上的增益达到了5．38。实验室GIS模拟装置测量表明该天线传感器性能良好，具有较高灵敏度，可用于GIS局部放电在线监测。     

变压器模拟平台的设计

电力变压器是电网中能量转换和传输的核心,为保证其安全可靠运行,需要对变压器内部的绝缘状况进行在线监测。建立既可以真实模拟变压器的各种运行状况,又适用于不同情况的便携式多功能实验平台,并通过实验室模拟小平台系统试验验证了多种真实、可控的局部放电模型。通过该模型与变压器真型平台的配合,可以为特高频传感器的运行、检测等提供理论支持和平台支撑。     

变电设备智能物联超声局部放电微型化测量转换电路北大核心CSCD

针对变电设备智能物联监测中的分布式智能感知节点微型化设计需求,设计了一种新型的超声局部放电测量转换电路。使用高集成度仪表放大电路对高阻抗的超声局部放电传感器输出信号进行了低阻抗变换和固定增益放大,设计通带为20~300 kHz的宽带滤波电路以适应变电设备上带宽不同的传感器,最后通过增益可调仪表放大电路适应不同灵敏度的传感器输出信号。电路能同时连接2个超声局部放电传感器并对其测量信号进行转换,电路尺寸为83 mm×50 mm×15.5 mm。设计了相应的电路性能测试实验并给出了其在智能物联系统中的应用方法。实验结果表明:电路各级增益误差在整个通带频段内低于1%,1000倍增益条件下的输出端噪声RMS值不超过10 mV。     

振荡冲击电压下局部放电检测系统研究

为了研究振荡冲击电压下局部放电现象,设计了振荡冲击波形发生器,根据等效电路模型,推导出波形参数表达式;制作了一款专门用于冲击电压下局部放电脉冲测量的高频电流传感器,研究了线圈匝数和积分电阻对其频率特性的影响,利用函数发生器和方波电压源测试校准了传感器实际动态响应;在此基础上建立了一套局部放电脉冲测量系统,并对针板电极实验模型在振荡冲击电压下的局部放电信号进行测量.试验结果表明,该测量系统能够有效抑制源干扰,提取局部放电脉冲,为进一步研究振荡冲击电压下局部放电特征和机理提供重要价值.     

CuO-SnO2纳米传感器的H2检测特性研究

氢气(H2)是变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,能有效反映电力变压器的高能放电、火花放电或局部放电等电性故障和油局部过热现象.气体传感器技术是油中溶解微量气体在线监测的关键.采用CuO掺杂SnO2纳米传感器研究其对变压器油中溶解气体H2的检测特性,并介绍其制备方法和实验步骤,分析其气敏机理.结果表明:CuO掺杂SnO2后形成了许多p-n结,从而改变了复合SnO2基纳米传感器对H2气体的气敏特性;与纯SnO2气体传感器相比,CuO-SnO2纳米气体传感器对H2表现出更高的灵敏度和更快的响应特性,并保持良好的线性度和稳定性.该结果为应用复合气体传感器对变压器油中溶解气体在线监测的研究提供了一种新思路.     

基于特高频传感器局部放电监测系统的FPGA设计

为了有效监测局部放电信号,利用FPGA的高速并行处理能力,设计一种基于FPGA的特高频局部放电监测硬件实现系统。文中介绍了系统的硬件设计及FPGA实现原理。系统使用提升小波变换对采集数据进行脉冲提取,然后对有效脉冲进行特征提取,最后将提取的特征参数送入PC端,使用DBSCAN将脉冲的特征提取结果进行聚类分离。实验结果表明,基于高速FPGA设计的局部放电监测硬件系统能将不同脉冲信号有效分离。