电弧放电紫外光辐射探测系统的研究

论文摘要

高压设备由于绝缘缺陷会产生电弧放电,放电时会伴随有大量的光辐射,其中含有丰富的紫外光。通过检测电弧放电产生的紫外光辐射,可以判断高压电力设备的安全运行状况。本文在研究高压设备电弧放电光谱特性及紫外光辐射检测技术的基础上,利用通道型光电倍增管,设计了高压设备电弧放电紫外光辐射探测系统,探讨了电弧放电的机理和特征,解决了电力设备随机放电检测中的环境噪声干扰问题,提高了光辐射信号的响应速度和探测灵敏度,并通过实验验证了探测系统的有效性。论文的主要工作和成果有:①从高压设备电弧放电基础理论出发,研究了电弧放电的数学模型和电弧放电的光谱特性,说明在“日盲”紫外光谱区进行电弧放电检测的优越性;②针对光敏管和传统的光电倍增管灵敏度低和线性度差的缺点,使用通道型光电倍增管设计了电弧放电紫外光辐射探测系统,通过LCD显示放电产生的紫外光辐射的波形,以波形的幅值变化来表征电弧放电产生的紫外光辐射功率的大小,为高压设备放电情况的评估提供参考;③通过不同类型的电火花产生装置的放电实验,验证了系统的灵敏度高,线性度好,能够探测到高压设备电弧放电产生的微弱紫外光辐射,可以应用于高压电力设备电弧放电的检测。实验证明,该探测系统的灵敏度优于1pw,探测距离大于50m。系统在探测距离内具有良好的线性度,可以应用于高压电力设备的电弧放电检测,有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 局部放电检测技术简介
• 1.3 局部放电紫外检测技术的发展应用现状
• 1.4 课题的引出及本文的主要研究内容
• 第二章 电弧放电基础理论及光谱分析
• 2.1 电弧形成的物理过程
• 2.1.1 阴极和阴极区
• 2.1.2 弧柱
• 2.1.3 阳极和阳极区
• 2.2 电弧的数学模型
• 2.3 电弧放电的影响因素
• 2.3.1 气压的影响
• 2.3.2 湿度的影响
• 2.4 电弧放电的光谱分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 探测系统的硬件及软件设计
• 3.1 系统总体设计
• 3.2 系统的硬件设计
• 3.2.1 光电传感部分
• 3.2.2 信号处理部分
• 3.2.3 LCD 显示及串口通信电路
• 3.3 系统的软件设计
• 3.3.1 单片机程序设计
• 3.3.2 上位机界面程序设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 实验测试
• 4.1 线性度实验
• 4.2 灵敏度实验
• 4.3 针板模型放电实验
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间主要研究成果