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高压开关柜局部放电监测系统的超高频传感器设计

作　者: 宋登峰
导　师: 康润生
学　校: 河南理工大学
专　业: 电气工程
关键词: 高压开关柜局部放电超高频电磁波阿基米德螺旋天线
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着国民经济的发展,对电力系统运行可靠性的要求越来越高,所以对高压开关柜进行在线故障监测,尤其对局部放电进行监测显得非常必要。通过对高压开关柜局部放电在线监测方法的分析,超高频(UHF)法可以有效避开低频干扰信号,成为高压开关柜局部放电检测技术的一个发展方向。超高频法中的关键环节是超高频传感器,对它的研究具有重大现实意义。本文对局部放电在线监测系统进行了分析,使用MATLAB对二维TM波的传播特性进行仿真分析,为超高频传感器的安装位置等提供了技术依据。高压开关柜在线监测系统中使用的超高频传感器,主要由超高频天线、前置放大电路、滤波电路、射频检波电路、锁相放大电路,电源电路和屏蔽外壳等组成。根据传感器各单元的设计要求,查找相关技术手册,对超高频传感器进行了改进。在阿基米德天线中加入异形反射腔体,并使用HFSS10进行仿真分析。低噪声放大器采用安捷伦(Agilent)公司的ATF54143进行设计,并使用ADS2008软件进行仿真分析。使用Filter solutionsV10进行带通滤波器和低通滤波器的设计,并进行了仿真分析。检波电路由AD8313ARM等组成,锁相放大电路由AD630等器件来实现,设计了性能更加稳定的直流电源电路。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-14
  1.1 课题的背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 课题来源  12
  1.4 本课题的主要任务  12-14
2 高压开关柜局部放电超高频电磁波的传播特性分析  14-26
  2.1 局部放电超高频电磁波辐射特性分析  14-15
  2.2 二维 TM 波传播特性的仿真  15-23
    2.2.1 时域有限差分法分析  15-17
    2.2.2 MATLAB 语言实现FDTD 算法编程  17-23
  2.3 超高频电磁波在高压开关柜内的衰减特性分析  23-24
  2.4 本章小结  24-26
3 高压开关柜局部放电在线监测系统的整体方案  26-34
  3.1 局部放电在线监测系统的组成部分  26-31
    3.1.1 超高频传感器部分  26-29
    3.1.2 前端监测部分  29-31
    3.1.3 后台服务器的功能  31
  3.2 超高频传感器的改进方案  31-32
  3.3 本章小结  32-34
4 超高频传感器设计  34-58
  4.1 超高频传感器天线的优化  34-40
    4.1.1 超高频传感器天线的选型  34
    4.1.2 阿基米德平面螺旋天线原理  34-35
    4.1.3 阿基米德平面螺旋天线的技术参数  35-38
    4.1.4 超高频传感器天线的改进  38-40
  4.2 低噪声放大器的设计  40-43
  4.3 滤波电路的设计  43-46
    4.3.1 滤波器的原理  43-44
    4.3.2 带通滤波器的设计  44-46
  4.4 射频检波电路的设计  46-48
  4.5 方波参考电路的设计  48-49
  4.6 锁相放大电路的设计  49-55
    4.6.1 基于AD630 器件的电路设计  50-52
    4.6.2 低通滤波器的设计  52-55
  4.7 电源电路的设计  55-56
  4.8 本章小结  56-58
5 结束语  58-60
  5.1 全文总结  58
  5.2 工作展望  58-60
参考文献  60-63
作者简历  63-64
学位论文数据集  64

高压开关柜局部放电监测系统的超高频传感器设计

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