论文部分内容阅读
感应雷过电压是导致配电网雷击跳闸的首要因素。配电网作为电能传输的最后一环,直接面向广泛的用户。因此,对配电网中的感应雷过电压进行实时监测,实现数据、资源共享,对于获取实际感应雷过电压起始传播特性、制定相应的防护措施和提升客户的用电质量具有重要的理论意义和工程应用价值。同时,有效的感应雷过电压监测方法可以同步实现线路电压的分布式监测,是实现泛在电力物联网泛在感知的重要手段。基于此,本文提出了一种自供电、无线传输的智能绝缘子型感应雷过电压监测装置,实现配电网过电压信号的接触式测量。感应雷过电压监测装置以高压陶瓷电容作为主要器件,通过合理设计基于高压陶瓷电容的分压结构和绝缘结构,研制可直接长期接触测量配电网过电压的测量系统,利用电容分压和电力电子变换器进行取电,利用无线通信技术将过电压数据传输至后台系统,并在10kV试运行输电线路上进行安装应用,实现对配电网感应雷过电压的监测。过电压传感装置主要分为取能绝缘子、传感绝缘子和无线监测传输三部分,传感绝缘子和取能绝缘子均采用BaTiO3电介质材料的高压陶瓷电容器作为分压和取电单元。本文根据电容分压原理,对传感绝缘子的结构和参数进行了设计,并测试了其雷电冲击响应、输出输入响应和高频响应特性;通过仿真和实验对取能模块的自取电回路进行了设计;接着融合相关模块,对整个监测系统的软硬件性能进行了测试。最后测试了传感装置的温度特性;以及通过监测装置挂网试运行的情况和采集的过电压信号,表明本装置能够对配网线路上的感应雷过电压进行实时监测。本文获得的主要成果有:（1）通过对传感绝缘子性能进行测试,结果显示具有良好的暂态响应特性、稳定性和线性度。（2）通过对取能绝缘子自取电回路进行设计,得到如下试验结果:仿真中,取能模块的输出功率与高压陶瓷电容值C3呈正相关,隔离变压器二次侧串联一调谐电感可明显提升取能电路的输出效率;实验中,保持模块输出电压12V不变,8nF/180nF的取能绝缘子单相最大可输出2.03W的电能。（3）对整体监测装置的软硬件性能进行联调试验,结果表明:线路运行正常、单相瞬时接地和单相完全接地三种工况下传感绝缘子的输出响应反应良好。（4）通过对传感装置的温度特性进行测试,结果表明:陶瓷电容值随温度升高而减小,变化规律具有良好的一致性。分压比随温度的变化波动很小,最大波动约2%。实现了感应雷过电压监测装置挂网试运行,并对采集的波形进行了分析,论证了其对感应雷过电压监测的可行性。本文提出的基于陶瓷电容绝缘子的配电网感应雷过电压监测装置已经成功实现挂网试运行,能够对感应雷过电压进行有效监测。对于获取感应雷过电压的起始传播特性和建立配电网感应雷防护体系具有重要的意义。