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毕业论文-GIS局部放电在线监测传感器研究，共43页，20586字
摘要
气体绝缘组合电器（Gas Insulated Substation，简称GIS）以其体积小，可靠性高，运行安全，工作量少，检修周期长等突出优点越来越多的应用于电力系统中。GIS在生产和使用中由于加工缺陷和材料老化可能引起事故，GIS电气故障最通常的特征是在绝缘完全击穿前发生局部放电（Partial discharge，简称PD），通过对GIS局部放电检测的传感器研究，对于保证GIS的安全可靠运行以及指导GIS的检修工作有着十分重要的意义。
本文在对GIS局部放电在线监测研究现状总结分析的基础上，重点研究分析了GIS局部放电在线监测内部传感器和外部传感器性能。内部传感器分为圆板型和圆环型两种，采用电容耦合模型和天线模型系统深入地对这两种传感器的性能进行了研究，研究结果表明，这两种内部传感器性能优异，能够传感纳秒级的局部放电脉冲信号，频率响应特性好，且圆环传感器的灵敏度高于圆板传感器。外部传感器主要分为超高频传感器（ultra - high frequency，简称 UHF）和超声波传感器，本文主要研究了超高频传感器的特征及其在GIS局部放电检测中的特性，天线模型和超声波传感器的原理及各自的优缺点。实验结果表明，GIS超高频传感器可有效地避开空间的电晕及周期性脉冲干扰信号等低频段干扰。
关键词：气体绝缘组合电器；局部放电；内部传感器；外部传感器；UHF

目录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 GIS局部放电研究的背景 1
1.2 GIS局部放电在线监测 1
1.2.1 GIS中局放产生的原因 1
1.2.2 GIS中局放的监测方法 1
1.2.2.1 电测法 1
1.2.2.2 非电测法 1
1.2.3 GIS局部放电在线监测的意义 2
1.3 GIS研究现状 3
1.3.1 国内GIS研究现状 3
1.3.2 国际GIS研究现状 4
1.3.2.1 相位门极控制方法 4
1.3.2.2 物理—化学诊断方法 4
1.3.2.3 用于宽带电磁波监测的小波方法 4
1.3.2.4 超宽频带UHF无线电抗干扰系统 5
1.3.2.5 有限时域差分方法 5
1.4 本课题的主要内容 5
2 简述几种传感器的工作原理 6
2.1 概述 6
2.2 传感器的分类 6
2.3 传感器的工作原理 6
2.3.1 电阻式传感器 6
2.3.2 电容式传感器 6
2.3.3 电感式传感器 7
2.3.4 光电式传感器 7
2.3.5 霍尔传感器 7
2.3.6 光纤传感器 7
2.3.7 超声波传感器 8
2.4 本章小结 8
3 GIS在线监测内部传感器 10
3.1 概述 10
3.2 内部传感器分类 10
3.3 内部传感器的特性分析 11
3.3.1 传感器频率响应特性 11
3.3.2 传感器输入输出特性 12
3.3.2.1 稳态特性 12
3.3.2.2 暂态特性 13
3.3.3 内部传感器天线模型 13
3.3.3.1 圆板传感器天线模型 14
3.3.3.2 圆环传感器天线模型 15
3.3.3.3 GIS模拟装置局放信号分析 16
3.3.4 GIS体内特高频传感器 19
3.4 内部传感器优缺点分析 19
3.5 本章小结 20
4 GIS在线监测外部传感器 21
4.1 概述 21
4.2 外部传感器分类 21
4.3 外部传感器的特性分析 21
4.3.1 UHF传感器 21
4.3.1.1 超高频局部放电检测原理 21
4.3.1.2 超高频局部放电检测传感器 22
4.3.1.3 GIS体外特高频传感器 22
4.3.1.4 UHF监测系统 23
4.3.1.5 局部放电特高频(UHF)电信号传感化 23
4.3.1.6 应用UHF法对局部放电源进行定位 24
4.3.2 双锥天线 24
4.3.2.1 空间相位差的原理 24
4.3.2.2 局部放电点的定位 24
4.3.3 缝隙天线 25
4.3.4 超声波传感器 26
4.4 外部传感器优缺点分析 26
4.5 本章小结 27
结论 28
参考文献 29
致谢 33

本课题的主要内容
从GIS局部放电监测发展状况可以看到，在GIS局部放电监测中，多种监测方法已经得到了应用。但在PD的监测的现状中，由于研究单位主要是电力系统的大学和研究机构，且大多把重点放在监测方法和故障分析上，这就离不开传感器的研究与分析。虽然国内外已对其它电气设备局部放电的模式识别进行了大量研究，并取得了令人满意的结果，但对于GIS局部放电在线监测传感器的研究开展甚少。因此，研究GIS局部放电在线监测传感器的监测方法，对深入研究GIS局部放电特征提取及其模式识别方法具有重要的科学意义和工程应用价值。
本章分析了国内外在检测GIS局部放电所采用的方法，总结各自的优缺点，在简述国内外的GIS发展现状基础上，提出了本论文的主要内容为：
（1）从电气测量的角度，论述研究GIS局放信号的内部传感器监测，分析内部传感器的特性，测试局部放电监测系统的工作情况以及用于GIS人工模拟缺陷引起的局部放电信号的监测结果分析。
（2）论述研究GIS局部放电信号的外部传感器监测，包括UHF局放检测系统的基本结构、检测功能，进行GIS超高频信号以及天线模型和超声波传感器的监测研究。