基于场强法的高压输电线路电力参数.ppt
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1、基于场强法的高压输电线路电力参数检测关键技术的应用研究,报告人:张金波江苏省输配电装备技术重点实验室河海大学常州校区常州帕斯菲克自动化技术有限公司邮箱:zjb861电话:13915848663,一、课题研究现状和意义二、场强法获得高压电力线路电压信号的基本理论三、电压波形信号无线传输理论及实现方法的分析四、高压电力线路电压波形信号无线发送装置的设计五、场强法应用1:高压线路相位检测六、场强法应用2:氧化物避雷器性能检测七、下一步研究工作:结合无线传感器网络,开展基于网络化高压输电设备智能监控保护系统应用研究,由于电力需求日益增加,使得电力设备所使用的绝缘材料所承受的电气压力与日俱增,设备使用的
2、寿命往往取决于绝缘材料的绝缘强度。电力设备由于运转操作、使用年数、使用频度及使用环境等影响,会逐年发生裂化,进而发生故障或事故,世界各国都投入大量的人力从事设备维护及研究故障预测的诊断技术。早期变电所设备维护采用事后维护;后来发展为预知维护。变电设备维护方式也可分为两种:定期维护,状态维护随着世界各国现代化步伐的加快,对检测技术的大量需求与日俱增;而科学技术,尤其是大规模集成电路技术、微型计算机技术、机电一体化技术、微机械和新材料技术的不断进步,大大促进了现代检测技术的发展,目前,现代检测技术发展总的趋势大体有以下几个方面。(1)不断拓展测量范围,努力提高检测精度和可靠性(2)传感器逐渐向集成
3、化、组合化和数字化方向发展(3)检测系统智能化(4)重视非接触式检测技术的研究,一、课题研究现状和意义,非接触测量方法:场强法和红外法场强法:电场和磁场红外法:成像式和非成像式(主要用于测温)高电压产生电场:测量和取电线路核相和相位检测、避雷器性能检测、谐波检测、高压带电指示大电流产生磁场:取电和测量高压开关触头测温取电、母线排接头表面测温取电、相间短路故障装置取电和电流测量、间接采集电流信号非成像式红外测温:人体表面温度检测、非接触测量高压开关表面温升成像式红外测温:热成像仪,2基于场强法非接触测量国内外研究现状,(1)高压线路核相(2)避雷器的性能检测(3)高压带电显示检测设备(4)高压线
4、路谐波检测(5)高压电缆头连接处测温设备(6)变电站户外高压开关,(1)高压线路核相方面的国内外研究状况,现状:国内:有线核相国外:无线核相(只能核相不能测相位,无相关技术介绍)有线方式存在问题:危险、操作复杂,无法隔墙检测,对于带有绝缘层的电缆也无法检测。方法:场强法测量高压线路相位,高压无线核相仪,高压无线相位检测仪,已获国家实用新型专利2项.,(2)高压带电显示设备上国内外研究现状,用途:采用电容传感器非接触获得高压带电体的电压信号,作为高压开关柜带电指示器提供电能(有电时驱动指示灯闪烁),以及作为高压开关柜-提升柜柜门验电解锁控制条件,作为高压开关柜开柜操作孔验电解锁控制条件。现状:国
5、内外应用于高压开关柜带电指示,技术相对成熟,但是应用在高压开关柜“五防”闭锁装置上,研制成功。国内常州帕斯菲克自动化有限公司推出新型五仿闭锁装置,解决了该领域的世界难题.,(3)避雷器性能检测方面国内外研究现状,现有方法:国内:主要采用监测总泄漏电流法、补偿法测阻性电流法、基次谐波法检测阻性电流和三次谐波法等有线方式。国外:主要采用基于有线方式的双AT法和基于无线方式的温度测量法。理想方法:有文献(电力科学院)介绍可以用相位角法来判断MOA劣化程度的正确性。难点:无法直接获得电压和电流的相位差角。方法(新):基于场强法获得电压相位信号实现避雷器性能检测已获国家发明专利授权.,(4)高压电网谐波
6、检测方面国内外研究现状,现有检测手段:采用电压互感器将高电压信号转换成可供采集的小电压信号.现状:主要通过测量变电站PT线端的电压信号来间接反映线路上的谐波情况,这样只能反映靠近变电站附近高压电网线路的谐波情况。难点:无法直接获得高压电网的电压信号。方法:利用场强法采用非接触的无线方式直接获得高压电网的电压信号,这样给高压电网谐波检测提供了一种全新的方法。已获国家发明专利授权.,(5)高压电缆头连接处测温设备现有检测手段:采用红外热成像仪定期检测.难点:无法实现在线检测,主要问题是无法解决供电问题和无法解决利用电缆头内部温度测量问题。方法:利用场强法采用电磁耦合方式获得持续工作电能,利用外部温
7、度和内部温度剃度曲线关系来间接反映电缆头内部温度,这样给电缆头连接处温升的在线检测提供了一种全新的方法。,(6)变电站户外高压开关(非场强法),现有检测手段:采用红外热成像仪定期检测.难点:无法实现在线检测,主要问题是无法解决远距离(6-10米)温度测量问题。方法:利用红外测量户外高压开关表面温度,这样给户外高压开关温升的在线检测提供了一种全新的方法。,二、场强法获得高压输电线路电压信号的基本理论,本课题所依据的基本理论为电磁场、电磁兼容、无线通信和电子技术等相关理论。依据电磁场理论解决相位的采集问题,依据电磁兼容理论解决强磁场抗干扰问题,依据无线通信理论解决信号的传输问题,依据电子技术理论解
8、决方法的实现问题。,(1)工频电场计算原理,工频交变电场,频率为50(或60)Hz,其波长远大于所研究场域的几何尺寸,故可以用静电场的一般概念来分析。关于输电线路及附近工频电场的算法,根据“国际大电网会议第36.01工作组”推荐的方法,一般采用以镜像法为理论基础的等效电荷法。,1、高压输电线路工频电场的数学模型,等效电荷法以静电场的镜像法为基础,其理论依据是场的惟一性定理:离散化:把导体表面不均匀且连续分布的电荷用其内部一组离散化的等效电荷来代替。应用叠加原理:将离散的模拟电荷在空间所产生的场量叠加。,(2)高压输电线路的简化模型,模型简化:认为输电线是有着相同半径,彼此间平行且对大地平行的无
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