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高压在线监测设备供电电源的研究

作　者: 何友忠
导　师: 熊兰
学　校: 重庆大学
专　业: 电气工程
关键词: 在线监测设备 电源 电磁感应供能 电流互感器 锂电池
分类号: TM726.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


近年来,随着电力行业的飞速发展,电力系统朝着高电压、大容量的方向发展,保证电力系统的稳定运行越来越重要。一旦发生停电事故,将带来严重的后果。为预防灾难性事故的发生,及时反映电力设备运行状况,对电力设备进行状态监测和故障诊断就显得十分必要。输变电线路搭载的在线监测设备越来越多,覆盖面越来越广,使得设备对野外供电电源的要求越来越高。如何解决户外架空输变电线路在线监测设备的供电问题,成为制约在线监测技术发展的重要因数。本文在前人研制的基于紫外脉冲技术的绝缘子在线监测装置的工作基础上,针对户外架空输变电线路在线监测设备的供电难题,研究了采用电流互感器取能和锂电池协同供电的方法。该方法利用电流互感器从输电线路电磁感应获取能量,经整流滤波处理直接为输电线路在线设备供能。考虑到输电线路电流不稳定,增加了锂电池充放电电路和泄流保护电路,输电线路过低造成的供能不足时采用锂电池做备用电源,泄流保护电路用于输电线路电流过高时的保护后续电路。通过实验室模拟试验,获取了不同输电线路电流状态下取能设备的工作状态,并实地试验验证了取能设备的实用性。主要包括以下几方面的工作:①分析了常见在线监测装置的工作机理,分析了在线监测系统的运行环境、工作状态及功率特性;②分析了从输电线路取能的电流互感器的工作原理及能量传递规律,建立电流互感器的等效电路模型,由此获得电流互感器的输出功率与二次侧负载的关系;③优化互感器的设计,计算了各电磁参数与结构参数。同时,针对电流互感器研制了后续的电源管理与保护电路,使之满足特定在线检测设备的供能需要;④设计电源管理电路,分析电源管理电路供电以及锂电池充放电状态;⑤采用从调度所获得的日负荷工作曲线,通过模拟实验和现场实验,检测电源管理电路的运行情况,以及在电网电流稳定与非稳定状况下供电电路长期负载运行的情况;本论文综合了电磁感应供能和锂电池供能的优点,基本解决了在线监测设备的供电难题。该电路体积小,质量小,易于集成,取能系统且扩展性强,经实验证明,能满足输出电压和功率较宽范围变化的要求,对电气设备的状态监测技术的推广应用有着重要的支撑与保障作用。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 引言  8
  1.2 本课题研究背景和意义  8-9
  1.3 国内外研究现状和发展趋势  9-15
    1.3.1 高压在线检测设备的传统供电方式  9-13
    1.3.2 电流互感器供能现状  13-15
  1.4 本论文的主要工作  15-16
2 电流互感器工作原理  16-31
  2.1 基本的电磁关系  16-18
  2.2 等值电路图和相量图  18
  2.3 电流互感器输出功率的计算  18-22
  2.4 电流互感器的优化  22-29
    2.4.1 调整互感器负载电阻  23-27
    2.4.2 调整互感器的线圈匝数  27-29
  2.5 本章小结  29-31
3 取能系统设计  31-54
  3.1 概述  31-32
  3.2 小型开口式取能互感器的设计  32-35
    3.2.1 小型开口式取能互感器结构  32-33
    3.2.2 铁芯的激磁机理分析  33-35
  3.3 整流滤波电路  35-36
  3.4 过流保护及电压钳制电路  36-40
    3.4.1 电压钳制电路  36-38
    3.4.2 过流保护电路  38-40
  3.5 充放电电路设计  40-52
    3.5.1 稳压电路  40-43
    3.5.2 锂电池特性分析  43-45
    3.5.3 充电原理  45-50
    3.5.4 放电原理  50-52
  3.6 线圈匝数调控电路  52-53
  3.7 本章小结  53-54
4 电流互感器取电线圈仿真计算  54-62
  4.1 在线检测设备功率分析  54-55
  4.2 取能电流互感器仿真计算  55-56
  4.3 等安匝实验模型的建立  56-57
  4.4 负载分析  57-61
    4.4.1 等安匝实验  57-59
    4.4.2 现场实验  59-61
  4.5 本章小结  61-62
5 结论与展望  62-64
  5.1 主要结论  62-63
  5.2 后续工作展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-69
附录  69

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 输配电技术 > 输配电线路 > 架空线路
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