论文部分内容阅读
输变电站中的高电压设备的绝缘性能的好坏直接关系到电力输送的安全运行，高电压设备中的电流互感器，电压互感器，耦合电容器，套管，避雷器等，在电路内都呈现出电容的特性，所以把它们通称为容性设备。本论文首先对容性设备的绝缘性能的评价参数进行了分析，从原理上论述了介质损耗角的物理意义和对它进行实时监测的重要性。讨论了介质损耗的基本理论，并建立了两种计算介质损耗的两种等效电路，然后对电桥平衡法的分析和研究，推导出西林电桥法测量介质损耗的计算公式，并根据西林电桥的平衡方程讨论了电桥的平衡调节与平衡轨迹。虽然电桥法在过去是电力部门进行介质损耗测量的主要方法，但同时也存在强干扰的工作环境下测量效果差，操作难度大，测量过程复杂，抗干扰效果差等局限性。目前比较理想的方法是全数字测量法，它的基本原理是利用数值计算来测量介质损耗。本文就全数字测量法中的谐波分析法进行了研究，分析了其测量介质损耗的基本原理，然后就实际使用过程中出现的“频谱泄漏效应”和“栅栏效应”进行了研究与分析，在理论上分析了两种效应的形成原因，并从理论上论证了消除两种效应的依据。在实际使用上，在不增加硬件成本的基础上，在软件方面提出了基于加窗的谐波分析法，通过仿真结果表明：该方法相对于传统的谐波分析法而言，提高了两个数量级的测量精度，可以有效避免由于基波频率提取不准确造成的频谱泄漏现象，在电网频率变化范围内具有较高的检测准确度。最后在现有工作的基础上，运用前沿电子技术，设计了一个基于通用串行总线(USB)数据采集单元的高电压设备监测系统，描述了其设计的总体结构，详细论述了信号采集、信号预处理、数据采集、数据传输以及数据采集单元电路等各个单元的工作原理以及设计方案，给出了数据采集单元电路设计及其相关的控制程序流程。考虑到设备所处工作环境干扰大的因素，并详细分析了系统的抗干扰措施。将通用串行总线技术用于高电压设备的监测是一次技术上的创新，在国内尚属首次，具有重要意义。