高压gis局部放电监测系统---毕业论文

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1、摘要SF6气体绝缘开关装置（以下简称GIS）是高压输电系统安全稳定运行的关键设备，有资料显示，目前国内高压GIS市场份额已达500亿元以上。局部放电可导致GIS绝缘劣化进而引起电力系统大面积停电，其检测技术以及如何降低检测装置成本一直以来是国内外研究的重点和难点。本研究团队攻克了GIS局部放电检测的关键技术，解决了基于超高频法检测GIS局部放电的技术瓶颈，成功研发出了性价比极高的GIS局部放电监测系统。通过安装于GIS罐体上局部放电检测传感器对局部放电信号进行感知，当局部放电发生时，立刻发出报警短信并对局部放电信号进行实时采集，然后利用先进的滤波与抗干扰技术对信号进行处理，最后通过以太网传

2、输到主机上实现局部放电信号的源识别。本作品是基于UHF法研制的，可同时实现对GIS局部放电的在线监测、带电检测和无线报警功能，系统分为两套装置：局部放电报警装置和局部放电监测装置。局部放电报警装置安装在GIS罐体上，当有局部放电产生时立刻发出报警短信，此时再在有局部放电的发生点换上局部放电在线监测装置即可得到局部放电的波形。局部放电报警装置成本相对较低，而检测装置成本相对较高，本作品的设计使得一个GIS站只需配置多套局部放电报警装置和一套局部放电检测装置，在实现对GIS局部放电的实时监测的同时，大大降低了成本。首先，简要介绍GIS局部放电的发展现状以及局部放电的检测技术的方法，并阐述了现有

3、检测设备的主要缺陷—不能实现在线监测，价格高昂，指出本设计的研究意义与优势。然后，分析了传感器的构成，将天线和有源降频电路集成在传感器内可以具有优秀的信噪比并且极大的降低了整套采集系统的成本，在文章中分别阐述了天线和有源降频电路的设计与实现。接着，详细的阐述了局部放电报警装置的设计与实现，分为软硬件两小节，并在第6章的整机测试中验证了该装置的可靠性与有效性。再接着，详细的阐述了局部放电监测装置的设计与实现，通过模数转换模块，由调理电路输出的模拟信号进行了选通、信号调理与AD转换以8位数字信号形式输出；在FPGA中，通过FIFO进行一级缓存，SDRAM进行二级缓存对数据进行缓存，完成了整个数

4、据下位机采集过程。73最后，进行了本系统的通讯模块硬件电路的设计，使用W5100芯片实现10/100M以太网底层硬件开发，在FPGA中建立了SOPC，在NIOSII系统中运行以太网发送程序。又介绍了智能变电站IEC61850协议，并进行了关于局部放电信息的建模，以便该高压GIS局部放电监测系统在智能变电站中的使用。测试结果表明，本作品高压GIS局部放电监测系统工作稳定，灵敏度高，抗干扰能力强，能很好的监测GIS内局部放电，满足局部放电在线监测的要求。关键词：高压GIS；局部放电；特高频法；在线监测73目录摘要I目录III第1章绪论11.1研究背景与意义11.2国内外发展现状41.3GIS局

5、部放电检测方法61.4本作品研究的主要内容8第2章宽动态范围的有源集成传感器设计与实现92.1宽动态范围传感器的天线设计92.1.1GIS局部放电检测用天线的要求92.1.2蝶形天线102.1.3天线的仿真132.1.4天线的测试152.2宽动态范围的降频模拟电路162.2.1宽动态范围的降频模拟电路的仿真162.2.2宽动态范围的降频模拟电路的设计172.2.3宽动态范围的降频模拟电路的测试20第3章局部放电报警装置设计与实现223.1局部放电报警装置硬件结构设计223.1.1超高频（UHF）传感器223.1.2集成检波器233.1.3比较器233.1.4GSM模块243.1.5单片机系

6、统253.1.6供电模块263.2软件结构设计273.2.1软件设计平台273.2.2软件系统结构283.2.3数据分析及处理29第4章局部放电监测装置设计与实现314.1模数转换模块314.1.1频分复用技术314.1.2时分复用技术324.1.3调理电路334.1.4模数转换344.1.5过零检测364.1.6模数转换模块测试364.2缓存模块374.2.1FPGA开发过程384.2.2FPGA系统硬件组成394.2.3局部放电数据采集的FPGA实现40734.2.4数据缓存模块测试44第5章基于以太网的数据传输与IEC61850建模465.1以太网通讯物理层：465.1.1W5100

7、网络协议芯片465.1.2硬件电路设计475.2可编程系统设计475.3以太网传输测试505.4IEC61850建模515.4.1IEC61850介绍515.4.2局部放电模型构建525.4.3告警和监测数据通信的报告机制55第6章整机测试576.1试验平台576.2绝缘缺陷模型586.3试验步骤586.6测试结果596.6.1局部放电报警装置结果596.6.2局部放电监测装置结果59第7章作品的主要功能、技术指标以及创