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变电站金属氧化锌避雷器状态检测装置研制

作　者: 宋辉
导　师: 江秀臣
学　校: 上海交通大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: MOA 状态检测 IEEE1588 基波相位分离法 VB
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

变电站高压设备的安全关系到整个电网的安全,由于金属氧化锌避雷器(MOA)的广泛使用,对MOA进行状态检测既是极其必要,又是发展趋势。本文设计的变电站MOA状态检测装置主要包括两个部分,MOA阻性电流测量装置和上位机监测软件。实验论证表明,MOA的阻性电流是反应MOA的状态变化的重要特征量。针对当前的MOA阻性电流测量方法存在的诸多缺陷和隐患,本文提出了一种基于IEEE1588的无线MOA阻性电流测量方法。该测量方法使用支持IEEE1588协议的时间同步模块和无线通信完成电压电流的同步测量,现场接线简单,而且不受变电站空间位置的限制。此外,针对传统的基于傅里叶级数的谐波分析法计算相位差存在频谱泄露和栅栏效应的问题,提出了一种数字滤波的基波相位分离算法计算相位差,通过仿真表明在频率波动情况下新算法性能明显优于传统算法。本文还设计了基于USB2.0接口的数据传输模块和基于Visual Basic的上位机监测软件,使得测量装置的数据可以通过USB接口传输到上位机,并在上位机监测软件中进行数据的查询、趋势显示和状态评估。该套系统目前已经在山东德州供电公司110kV东方站现场良好运行。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-12
第一章绪论  12-18
  1.1 课题研究背景  12-13
  1.2 金属氧化锌避雷器简述  13-15
  1.3 金属氧化锌避雷器状态检测方法现状  15-16
  1.4 本文的主要工作  16-18
第二章金属氧化锌避雷器故障特征量与检测方法分析  18-29
  2.1 MOA 阀片的电气特性分析  18-20
  2.2 氧化锌避雷器故障特征量的选取  20-21
  2.3 金属氧化锌避雷器阻性电流检测方法分析  21-25
    2.3.1 补偿法  21-22
    2.3.2 阻性电流三次谐波电流法  22-23
    2.3.3 数字波形分析法  23-25
  2.4 阻性电流基波法的应用与存在的问题  25-26
  2.5 基于IEEE1588 对时的MOA 状态检测系统  26-28
  2.6 本章小结  28-29
第三章基于数字滤波的基波相位分离算法应用于MOA 阻性电流测量  29-52
  3.1 传统的相位差检测算法及其分析  29-37
    3.1.1 过零点法  29-31
    3.1.2 相关分析法  31
    3.1.3 快速相位检测方法  31-33
    3.1.4 谐波分析法  33-35
    3.1.5 传统的检测算法存在的问题  35-37
  3.2 基于数字滤波的基波相位分离法检测相位差  37-41
    3.2.1 基波相位分离法  37-39
    3.2.2 数字滤波对频率的调整  39-40
    3.2.3 基于数字滤波的基波相位分离法计算相差的流程  40-41
  3.3 算法仿真  41-51
    3.3.1 电网频率波动的影响  44-46
    3.3.2 AD 量化位数的影响  46-47
    3.3.3 采样频率的影响  47-49
    3.3.4 谐波对算法的影响  49-50
    3.3.5 仿真总结  50-51
  3.4 本章小结  51-52
第四章基于IEEE1588 的无线同步测量方法  52-73
  4.1 时间同步技术  52-53
  4.2 IEEE1588 协议  53-54
  4.3 IEEE1588 的同步原理  54-58
    4.3.1 协议工作原理  54-56
    4.3.2 时钟模型  56-58
    4.3.3 最佳主时钟算法  58
    4.3.4 通信模式  58
  4.4 IEEE1588 的误差分析  58-60
  4.5 IEEE1588 用于MOA 阻性电流检测系统的研究  60-66
  4.6 基于IEEE1588 的同步测量方法原理  66-70
  4.7 同步性能的测试  70-72
  4.8 总结  72-73
第五章 USB 数据传输和基于VB 的上位机监测软件设计  73-89
  5.1 USB 数据传输  73-79
    5.1.1 USB 概述  73-74
    5.1.2 USB 总线协议  74-75
    5.1.3 USB 数据传输的硬件设计  75-77
    5.1.4 USB 数据传输的软件设计  77-79
  5.2 基于VB 的MOA 阻性电流监测软件设计  79-88
    5.2.1 开发环境的选择  80-81
    5.2.2 数据库选择与设计  81-83
    5.2.3 系统界面设计及各模块功能  83-88
  5.3 本章小结  88-89
第六章 MOA 状态检测系统的测试与现场安装  89-94
  6.1 金属氧化锌避雷器状态检测系统的系统测试  89-90
  6.2 金属氧化锌避雷器状态检测系统的现场安装  90-94
第七章结束语  94-96
  7.1 本文主要工作与创新点  94
  7.2 后续研究工作  94-96
参考文献  96-100
致谢  100-101
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  101-103

变电站金属氧化锌避雷器状态检测装置研制

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