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移相电容器介质损耗因素测量方法与在线监测终端的研究

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第1章绪论

1.1课题研究的背景

1.1.1电容型设备介损及其在线监测的研究背景

1.1.2移相电容器保护的研究背景

1.2电容型设备介损及其在线监测的研究现状

1.2.1介损测量方法的研究现状

1.2.2在线监测信号提取技术的研究现状

1.3绝缘在线监测技术存在的问题及发展趋势

1.4本文的主要研究工作及创新点

第2章 介损在线监测的误差分析及测量方法研究

2.1移相电容器介质损耗的定义

2.2影响介质损耗在线监测准确度的因素

2.2.1 TV角差的影响

2.2.2系统谐波的影响

2.2.3电网频率波动的影响

2.2.4环境温度、湿度的影响

2.2.5其它影响

2.3过零点电压比较法

2.4高阶正弦拟合法

2.5相关函数法

2.6基波相位分离法

第3章 加窗的谐波分析法的研究

3.1谐波分析法测量介损的原理

3.1.1傅立叶变换

3.1.2谐波分析法测量原理

3.2传统谐波分析法测量介损存在的问题

3.3基于加窗的谐波分析法用于介损测量

3.3.1加窗的作用

3.3.2加窗函数的性能指标

3.3.3加窗的谐波分析法

3.4仿真分析

3.4.1频率波动的影响

3.4.2谐波的影响

3.4.3 AD量化位数的影响

3.4.4采样点数的影响

3.4.5干扰信号的影响

3.5介损在线监测算法的软件实现

第4章 移相电容器在线监测终端的硬件系统设计

4.1系统总体结构

4.2主控模块设计

4.2.1主控芯片选型

4.2.2电源模块

4.2.3复位电路

4.2.4外扩存储单元电路

4.3数据采集模块设计

4.3.1 AD器件选择

4.3.2 ADS8364简介

4.3.3前端信号调理电路

4.3.4 ADS8364接口电路

4.4人机交互模块设计

4.4.1键盘模块

4.4.2 LCD显示电路

4.5 GPRS模块设计

4.6抗干扰设计

4.6.1系统干扰源分析

4.6.2抗干扰措施

第5章移相电容器在线监测终端的软件设计简介

5.1主程序设计

5.2菜单设计

结论

参考文献

致谢

附录

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摘要

随着电力事业的迅速发展,对电力系统运行可靠性要求将越来越高,电气设备绝缘检测技术的发展更加受到重视。移相电容器是重要的无功补偿装置,由于其单位容量费用低、有功功率损耗小(约为额定容量的0.3%-0.5%)、运行维护简便等优点而得到了广泛运用。介质损耗因数是反映移相电容器性能状况的重要参数。因此,移相电容器介质损耗因数在线监测技术的研究具有很高的理论意义和广泛的实用价值。 本文指出了影响移相电容器介质损耗因数的主要因素,阐述了过零电压比较法、高阶正弦拟合法、相关函数法和基波相位分离法、谐波分析法测量介质损耗的原理,同时指出了这些方法的优缺点。谐波分析法要求对测量信号进行同步采样,而受电网频率波动的影响,很难实现完全的同步采样,从而产生频谱泄漏和栅栏效应。论文深入研究了频谱泄漏和栅栏效应形成的原因,分析了加窗的作用,根据余弦窗的特性,提出了加汉宁窗的谐波分析法应用于介损角测量,给出了详细的推导过程。与加汉宁窗插值的谐波分析法相比,减少了插值环节,易于在DSP上实现。通过MATLAB仿真,比较了加汉宁窗差值的谐波分析法、加汉宁窗的谐波分析法的测量误差,仿真结果表明,加汉宁窗的谐波分析法具有较高的测量精度、实时性和抗干扰性能。 在算法研究的基础上,设计了一个基于DSP技术和实时操作系统μC/OS-II的移相电容器在线监测终端,给出了装置总体框图,设计和分析了主控模块、数据采集模块、人机交互模块的电路,并在DSP上实现了介损角测量算法。

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