GIS智能檢測系統(tǒng)理論與實(shí)踐研究.pdf

1、隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，對 SF<,6>氣體絕緣全封閉組合電器(Gas Insulted Switchgear，GIS) 可靠性和自動化的要求日益提高，尤其是變電站自動化系統(tǒng)無人值守運(yùn)行模式的實(shí)施，在很大程度上要求GIS在監(jiān)測、控制和保護(hù)等方面完全自動化和智能化。同時(shí)隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，一種以數(shù)字處理技術(shù)為核心的智能GIS(SMART GIS)應(yīng)運(yùn)而生。論文在系統(tǒng)分析國外各種GIS智能化方案的基

2、礎(chǔ)上，架構(gòu)了全新的SMART GIS智能檢測系統(tǒng)，以電流、電壓測量為重點(diǎn)，從傳感器設(shè)計(jì)、電路方案選擇、模型參數(shù)分析、誤差校正方法等方面展開了理論與實(shí)踐研究。 解決了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)和外圍問題。首先在確定設(shè)計(jì)任務(wù)的基礎(chǔ)上，從檢測項(xiàng)目選擇、檢測手段、指標(biāo)體系到工作環(huán)境，設(shè)計(jì)SMART GIS檢測系統(tǒng)的總體框架。GIS 智能檢測系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建立氣密度溫度檢測、開關(guān)機(jī)械特性檢測模塊框圖，針對倍頻、辨向等問題提出解決策略，并且選

3、擇各傳感器類型。其次針對系統(tǒng)與二次設(shè)備數(shù)字接口、系統(tǒng)電磁兼容等問題，解決外圍問題整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過對IEC61850的分析，討論標(biāo)準(zhǔn)化接口的結(jié)構(gòu)和模型，歸納標(biāo)準(zhǔn)化接口的設(shè)計(jì)方法。在電磁兼容方面，對GIS工作環(huán)境下的電磁干擾特點(diǎn)和傳播途徑進(jìn)行分析，在硬件和軟件方面采取抑制電磁干擾的措施。 采用羅氏線圈作為電流傳感元件。論文重點(diǎn)分析GIS相鄰母線的電磁干擾現(xiàn)象，提出羅氏線圈設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)，并且利用ANSYS有限元的分析方法對其內(nèi)電場

4、進(jìn)行仿真研究，結(jié)果驗(yàn)證傳感器絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸以及安裝位置的合理性，符合工程要求。 研究并設(shè)計(jì)出一種具有結(jié)構(gòu)新穎簡單、適合GIS結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的同軸電容作為電壓傳感器。論文分析了同軸電容電壓傳感器的基本原理，其中包括等效電路和相量圖，以及穩(wěn)態(tài)特性和暫態(tài)特性，重點(diǎn)研究一次短路和俘獲電荷現(xiàn)象等暫態(tài)問題。在理論分析的基礎(chǔ)上，討論影響同軸電容電壓傳感器測量誤差的各種因素，提出了補(bǔ)償算法和設(shè)計(jì)原則。研制出樣機(jī)，并對樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果說明以同軸電容

5、為傳感器的電壓互感器與傳統(tǒng)電壓互感器相比，線性度高，測量范圍廣，經(jīng)過努力精度可以達(dá)到 0.2 級。 以設(shè)計(jì)GIS智能檢測系統(tǒng)中的信號測量傳輸系統(tǒng)為目標(biāo)，完成系統(tǒng)總體硬件電路設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的軟件編程，調(diào)試和試驗(yàn)，提出并實(shí)現(xiàn)了合并單元與電子式互感器接口的多路信NN步采樣分時(shí)傳輸方法。利用DSP高速數(shù)據(jù)處理與FPGA高速、靈活的邏輯控制能力，解決DSP對數(shù)字輸出不能同步接收的問題，實(shí)現(xiàn)信號的同步采樣，且成本降低，結(jié)構(gòu)更加簡單。