GIS内局部放电UHF信号的传播特性研究

论文摘要

为了更好的了解局部放电UHF信号在GIS中的传播和衰减特性,便于实现现场UHF局部放电在线监测传感器的经济合理准确布局,本文采用实验和仿真相结合地方法研究了GIS内UHF信号的传播特性。通过XFDTD建立了GIS直腔体、T型头、绝缘子、断路器的模型,仿真了UHF信号在其中传播和衰减的一般规律:UHF信号在GIS直腔体中每米约衰减1.5dB,经过绝缘子约衰减2.15dB,经过T型头约衰减1.78dB。通过实验室的实验验证了仿真方法和衰减一般规律的正确性。在山东泰开高压开关厂110kV GIS一个间隔上的局部放电实验发现,UHF信号经过110kV GIS内的断路器时衰减约7.72dB;实验和仿真结果总体对应较好,个别结果之间存在较大误差,所以还需要进一步细化仿真模型;泰开110kV GIS一个间隔上安装7个UHF传感器便可以实现在线监测灵敏度和经济性的双重要求;软件XFDTD的计算误差完全可以满足工程需要,所以可用于对现场运行的GIS进行仿真计算。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究 GIS 局部放电在线监测的意义
• 1.2 GIS 局部放电在线监测方法
• 1.2.1 超声波监测法
• 1.2.2 机械振动法
• 1.2.3 化学监测法
• 1.2.4 光学监测法
• 1.2.5 脉冲电流法
• 1.2.6 UHF 方法
• 1.3 GIS 局部放电 UHF 信号传播特性的研究现状及存在问题
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 FDTD 原理及软件 XFDTD 介绍
• 2.1 GIS 中电磁波特性
• 2.2 FDTD 原理
• 2.2.1 FDTD 方法的特点
• 2.2.2 使用 FDTD 时的影响因素
• 2.2.3 Yee 单元网格空间中电磁场的量化关系
• 2.2.4 离散化的麦克斯韦方程组
• 2.2.5 决定单元的空间尺寸
• 2.2.6 边界条件设立
• 2.3 XFDTD 软件
• 2.3.1 XFDTD 软件特性
• 2.3.2 XFDTD 软件对计算机内存的要求
• 2.3.3 XFDTD 软件应用领域
• 第三章 GIS 腔体结构对 UHF 信号传播的影响
• 3.1 GIS 仿真与 JUDD 仿真结果比较
• 3.2 UHF 信号在空气中的传播衰减特性
• 3.3 UHF 信号的 GIS 腔体中的传播
• 3.3.1 UHF 信号在 GIS 直腔体中的传播
• 3.3.2 绝缘子对 UHF 信号传播的影响
• 3.3.3 GIS 外导体半径大小对 UHF 信号传播的影响
• 3.3.4 T 型头对 UHF 信号传播的影响
• 3.3.5 GIS 中断路器开合状态对UHF 信号传播的影响
• 3.3.6 脉冲源脉宽对 UHF 信号传播的影响
• 3.4 小结
• 第四章 实验室模拟 GIS 局部放电实验
• 4.1 实验室模拟 GIS 局部放电实验
• 4.1.1 实验室模拟 GIS 局部放电平台介绍
• 4.1.2 实验结果
• 4.2 XFDTD 仿真计算
• 4.3 实验与计算结果对照及分析
• 第五章 山东泰开厂110KV GIS 一个间隔局部放电实验
• 5.1 局部放电实验平台及实验过程
• 5.1.1 金属颗粒群在70kV 电压下的放电
• 5.1.2 金属颗粒群在80kV 电压下的放电
• 5.2 XFDTD 仿真计算
• 5.2.1 仿真模型的建立
• 5.2.2 仿真计算金属颗粒群在70kV 电压下的放电
• 5.2.3 仿真计算金属颗粒群在80kV 电压下的放电
• 5.3 实验与计算结果对照分析
• 5.3.1 衰减比率
• 5.3.2 第三章仿真结果的代入
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表论文和参加科研情况