论文基于DSP的开关柜局部放电在线监测系统电路设计是关于本文可作为相关专业局部放电论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文局部放电论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
[摘 要]本文介绍了局部放电检测的必要性,进而提出了利用超声波检测法来实现对高压开关柜局部放电在线监测的总体方案,同时完成了基于DSP的超声波放电检测系统电路的设计.本监测系统具有很强的抗干扰能力,保证了局部放电检测的数据可靠性、实时性和完整性,具有很强的推广意义.
[关键词]DSP；局部放电；超声波；在线监测
[中图分类号]TM591 [文献标识码]A
随着国家智能电网技术的发展,对变电站电气设备的实时状态监控,是衡量电网智能化和可靠运行的一项重要指标.局部放电现象对于高压电气设备而言是一个非常危险的征兆,一旦出现轻微的局部放电,如检修不及时,很可能造成绝缘事故,带来严重后果.因此,检测局部放电是对高压电力设备进行评估的有效途径,也是实现高压电力设备状态检修的关键技术之一.开发研制一种适用范围广、安全可靠的监测系统,实时监测主要设备（特别是对封闭设备内部）局部的放电情况,掌握设备运行情况,及时发现故障隐患,采取措施,避免事故进一步扩大,对保障电网安全运行具有深远的理论意义和广泛的实用价值.
1 超声波放电在线监测方案
开关柜内发生局部放电时,由于电场力的作用或压力的作用,气泡会发生膨胀和收缩的过程,这个过程将会引起局部体积变化.这种体积的变化,在外部产生疏密波,会产生超声波脉冲信号.通常情况下,局部放电超声波的频率在20kHz～150kHz,一般超声传感器的频率范围大约在2kHz～220kHz.本系统选取的超声监测的带宽范围为20kHz～100kHz.超声传感器安装在开关柜内壁上,通过屏蔽电缆将超声传感器监测到的信号传送至监测单元超声波检测电路.超声波检测电路由放大电路、带通滤波电路和偏置电路组成,最后将信号调理成符合DSP输入的信号.DSP对采集到的超声放电信号进行短时傅里叶变换,得到放电信号的频谱特征,再和实验室条件下得到的放电信号频谱进行模式识别,判断是否为放电信号,计算出放电参数并就地显示,同时将参数上传至监控室,放电程度严重时,发出报警信号.超声放电监测单元结构如图1所示.
2 超声波放电检测电路设计
超声波放电检测电路将通过安装在高压开关柜内产生探头检测的超声波信号转换为电压信号,在对其进行放大、带通滤波和偏置之后,将信号送至 DSP 进行数据处理.超声传感器安装位置到监测单元的主机部分有一定的距离,其输出信号需经过屏蔽电缆送至监测主机,虽信号稍有衰减,但仍能满足检测要求,所以超声波放电检测电路位于监测主机内,由放大电路、带通滤波电路和偏置电路组成.
2.1 超声传感器的选择
结合开关柜内局部放电的类型及频率,本文选择超声波检测的频率为20kHz～100kHz,常用超声传感器型号及参数见表 1.
一般开关柜的体积的不太大,且柜内 3 个超声传感器安装在柜内不同位置的内壁上,局部放电源到超声传感器的距离稍近,放电信号传至超声传感器过程中衰减很小,一般灵敏度的超声传感器可满足求要求.因此,本文选用传感器其特性曲线.该传感器在 20kHz～140kHz 频率范围内衰减很小,为传感器的主要工作频段.
2.2 放大电路设计
超声传感器输出的电压信号频率较高、幅值极小,一般的运算的放大器的增益频率特性很难满足要求,本文选用美国 AD 公司生产的 AD828 高性能运放,其供电电压为±12V 时,增益可达到 60dB,可满足放大要求.在此,对超声传感器输出信号放大92 倍,电路原理图如图2 所示.
2.3 带通滤波电路设计
超声传感器安装在柜内,主要受环境噪声和振动信号的影响. 环境噪声主要是来源于外界,有许多不同频率和强度的声波,杂乱无章组合而成的.振动噪声信号是开关柜操控装置和动作装置的运动产生的,一般为低频信号.综合考虑各种滤波器的特性,本文选用采用2阶巴特沃斯低通滤波和4阶巴特沃斯高通滤波相连组成带通滤波器.低通滤波的截止频率为 100kHz,高通滤波的截止频率为 20kHz,在 multsim 仿真软件下其带通滤波响应特性.
2.4 偏置电路设计
带通滤波电路输出的超声波放电信号,为交流电压信号,需要将信号调理为 0～3V的直流信号才能被 DSP 处理.在此,选用 AD828 高性能运放构成带增益调节的加法器,将信号调理到 0～3V 的范围.为将电压钳位在 0～3V 范围内,在 AD 输入前加两个二极管,对 DSP 的AD模块进行过压保护.偏置电路原理如图3 所示.
3 结论
本超声波在线监测方案,通过安装在高压开关柜内产生探头检测的超声波信号转换为电压信号,在对其进行放大、带通滤波和偏置之后,将信号送至 DSP 进行数据处理,可靠地实现了对开关柜局部放电的在线监测,保证了局部放电检测的数据可靠性、实時性和完整性.通过多次实验验证和现场调试,实现了用户要求的全部功能,运行效果很好.
[参考文献]
[1]张宇鹏.电气设备局部放电的超声波检测方法研究[D].重庆大学硕士论文,2009：9-13
[2]李成榕,王浩,郑书生.GIS 局部放电的超声波检测频带试验研究[J].南方电网技术,2007（01）.
[3]杨圆,李成榕.典型GIS 局部放电超声波信号特征研究[J].现代电力,2009（05）.
[4]徐峻江.基于 DSP 的 FIR 数字滤波器设计[J],电子元器件应用,2008（12）.
[5]姚天任.数字信号处理[M].北京：清华大学出版社,2011.
[6]张继军.高压放电紫外检测技术与应用[M].北京：中国电力出版社,2009.
总结:关于免费局部放电论文范文在这里免费下载与阅读,为您的局部放电相关论文写作提供资料。
参考文献：
1、 基于物联网的湿地无线监测系统的设计 摘要：针对当前湿地监测系统存在的人力浪费严重、部署不灵活等问题，设计并实现一种基于ZigBee和GPRS的物联网技术的湿地无线监测系统。该设计将。
2、 变压器油色谱在线监测装置应用和管理 摘 要：变压器油色谱在线监测装置的广泛应用，它实现了对变电站内大型电力变压器运行状态的适时监控，能够及时发现和诊断其内部故障，随时掌握设备的运行。
3、 微电网电能质量在线监测系统设计 摘 要：微网电能质量的好坏直接影响到用户对微电网接受程度，影响着微网的推广应用。文章分析了微网电能质量的影响因素，并根据微网各影响因素的特点提出。
4、 智能变电站虚拟二次回路在线监测设计 摘要：智能变电站已经开始逐步转入运维，在运维检修中存在二次回路及运维信息展示不直观，安全技术措施计划实施概念模糊等问题，易产生保护设备安全隐患以。
5、 某水库水情在线监测系统的设计和实现 摘要：水情在线监测作为现代水利的一个重要节点，一套合理可靠的水情在线监测系统将会给水利主管部门在各种管理决策的时候提供可靠的数据支撑，该文就以新。
6、 超高频技术检测高压电力电缆接头中局部放电 随着我国社会经济的发展以及科学技术不断取得重大突破，我国的电力事业也有了显著的进步。所以目前会有一些电力电缆技术跟不上电力事业发展的要求，其技术。