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高铁牵引变电所电流互感器绝缘在线监测装置的设计及应用
| 论文题名： | 高铁牵引变电所电流互感器绝缘在线监测装置的设计及应用 |
| 关键词： | 高速铁路;牵引变电所;电流互感器;绝缘故障;在线监测装置;系统设计 |
| 摘要： | 随着高速铁路的快速发展，对牵引变电所电气设备采用预防试验进行检修的方式已经不能满足高速铁路安全运行的要求。绝缘在线监测是在运行电压下对设备绝缘状况进行实时监测的新技术，弥补了预防性试验实时性差的不足。220kV电流互感器作为高铁牵引供电系统控制回路中最主要的设备，一旦发生绝缘故障将严重影响牵引供电系统的安全运行。为提高220kV电流互感器在牵引供电系统中运行的可靠性、安全性。本文以郑州铁路局京广高铁新乡段鹤壁牵引所内220kV干式电流互感器为研究对象，设计针对高铁牵引供电设备220kV干式电流互感器的绝缘在线监测装置。首先从绝缘介损值tanδ测量原理人手，研究了影响其测量精度和稳定性的因数，提出了在线监测装置的设计方案并确定了其中的关键环节。 在泄露电流提取环节，研究设计了有源零磁通单匝穿心式微电流传感器，针对传感器二次侧线圈匝数的选取比较盲目，没有确定的选取理论依据，本文根据激磁电流最小性原则提出了确定最优二次侧线圈匝数的算法，并通过实验进行了验证;提出了一种基于零磁通原理的有源补偿方式，推导了其工作原理并对补偿效果进行了实验验证，测量结果表明具有很好的补偿效果。 在信号的采样环节，设计了能保持有用信号不失真、同时降低信号截止频率的模拟低通滤波器，使用锁相倍频电路来提供采样频率，以消除频率波动对后续介损值计算的影响。 在信号数字处理计算方面，设计了基于Hamming窗函数的线性FIR数字滤波器来消除采集得到的信号中包含的谐波和噪声的干扰，通过选用合理的运算结构编制算法C语言程序并配合Matlab仿真分析得出采用1280点Hamming窗函数设计的FIR滤波器能满足滤波要求;针对应用谐波分析法测量介损值存在的问题，提出了基于加Hanning窗的频谱质心法的FFT介损值测量算法，并推导了频率、幅值和相位校正公式。在电网频率波动、电网谐波成份变动等不同仿真条件下，采用直接FFT算法、加Hanning窗插值以及本文算法的进行了求取介损值的MATLAB仿真计算，经过对三种算法的计算结果和误差进行比较，证明本文算法在计算精确度及稳定性上具有显著优势。 论文完成了在线监测装置应用过程的抗干扰设计，并投入实际运行，实际运行结果表明本文所研制的介损值在线监测装置运行稳定，测量精度达到了工程应用的要求。 |
| 作者： | 李云鹏 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 刘明光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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