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1、哈尔滨理工大学毕业设计（论文）任务书学生姓名： 学号：学 院：电气与电子工程学院 专业：电气工程及其自动化任务起止时间：2012 年 2月 27 日至 2012年 6 月 24 日毕业设计（论文）题目：高压绝缘子泄漏电流在线监测系统设计毕业设计工作内容：1、 查阅国内外相关参考文献，要求阅读15篇以上文献，其中必须有20篇以上为外文文献，要将其中1篇外文文献译成中文，不少于3000汉字。2、 综述该领域国内外发展现状； 3、 分析高压绝缘子故障类型与故障机理，掌握泄漏电流在线监测原理；4、 完成悬式绝缘子运行状况远程在线监测设计，包括电流传感器、电源方案，并针对电源方案设计实验论证；5、 进行
2、总结，撰写毕业论文，进行毕业答辩资料：1.陶元忠，包建强.输电线路绝缘子运行技术手册M，北京：中国电力出版社，2002，12. 陈荣贵，王孝敬等.输电线路在线监测与故障诊断，北京：中国电力出版社，2008，61 3. 顾乐观，孙才新.电力系统的污秽绝缘.重庆大学出版社，1990：1238，156176指导教师意见：签名：年 月 日系主任意见：签名：年 月 日教务处制表哈尔滨理工大学学士学位论文高压绝缘子泄漏电流在线监测系统设计摘要针对绝缘子前台监测系统安装在野外高压杆塔上,存在信号采集困难、取电不便、可靠性差等问题,设计一套绝缘子泄漏电流在线监测系统。该系统以 TI 公司生产的超低功耗 16
3、位单片机 MSP430F149 为处理器；采用金属引流环来收集绝缘子表面的泄漏电流信号,选用穿芯式电流传感器将泄漏电流引入系统的数据采集处理单元进行信号放大和 A/D 转换等处理；通过测量安全区和预报区泄漏电流幅值，记录危险区漏电流脉冲个数来反映绝缘子的污秽状态；利用工业 GPRS 无线通讯模块以短消息为载体与控制中心或管理人员手机进行通信；电源模块采用了超级电容器与光伏系统混合储能模式，可保证系统长时间稳定运行.。关键词 高压绝缘子；在线监测；泄漏电流；超级电容器Design on Leakage Current Online Monitoring System of High-voltag
4、e InsulatorAbstractA set of insulator leakage current online monitoring system is designed for resolving the problem of the signal collection, electric and unreliable because of the insulator monitor system is installed in high-voltage tower. The TI ultra-low power 16-bit single-chip MSP430F149 is u
5、sed for the processor of the system; metal ring and wear-core current sensor are used to collect leakage current signal of the insulator surface and lead it to the data processing unit of the system for filter, amplification and conversion. Insulators filth state is reflected by measuring the leakag
6、e current amplitude and pulse of the security and forecast zone. The control center or management personnel communicate with the monitor system by the industrial GPRS module. The super-capacitor energy storage system is used to ensure that the system shall run in a long time.Keywords :High-voltage I
7、nsulator; Online monitoring; leakage current; super-capacitor目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题的背景及意义11.2 课题国内外研究现状与趋势21.2.1 非电量测量法21.2.2 电量检测法31.3 本课题主要研究工作4第2章 泄漏电流故障原理及特征量选择52.1 绝缘子故障类型52.2绝缘子污闪机理52.2.1 绝缘子污闪过程52.2.2 绝缘子污闪条件分析62.3 泄漏电流特征量选择92.3.1 等值附盐密度102.3.2 泄漏电流102.3.3 湿度112.3.4 温度11第3章 监测系统主要硬件部分设计
8、123.1 监测系统设计原理及总体框架123.2 单片机控制模块133.2.1 MSP430系列单片机简介133.2.2 DS1302时钟芯片143.3 信号采集系统设计143.3.1 泄漏电流采集153.3.2 温湿度传感器193.4 GPRS无线通讯系统设计203.4.1 GPRS简介203.4.2 GPRS优点213.4.3 系统通讯模块设计21第4章 超级电容器直流电源设计244.1超级电容器简介及储能原理244.2 超级电容器的优点254.3 光伏充放电系统与超级电容器混合储能方案设计274.3.1 光伏电池及特性274.3.2 光电跟踪装置设计274.3.3 混合储能方案总体结构设
9、计274.3.4 系统能量控制模型284.4 超级电容器充放电控制304.4.1 充电控制器主电路及参数设计304.4.2 放电控制器主电路及参数设计324.5 仿真分析34结论36致谢37参考文献38附录A39第1章 绪论11.1 课题背景错误！未定义书签。1.2 MSBS中电磁场研究现状错误！未定义书签。1.3 本文主要内容错误！未定义书签。第2章 电磁场有限元分析理论简介及电源系统错误！未定义书签。2.1 麦克斯韦方程组错误！未定义书签。2.2 电磁场分析方法错误！未定义书签。2.3 有限单元法的基本原理及其在电磁场中的应用错误！未定义书签。2.3.1 电磁场基本理论错误！未定义书签。2
10、.3.2 边界条件与边值关系错误！未定义书签。2.3.3 有限单元法在电磁场中的应用错误！未定义书签。2.4 有限元软件ANSYS简介错误！未定义书签。2.5 ANSYS求解步骤错误！未定义书签。2.6 磁悬挂天平电源系统错误！未定义书签。2.7 本章小结错误！未定义书签。第3章 磁悬挂天平的二维有限元分析错误！未定义书签。3.1 引言错误！未定义书签。3.2 磁悬挂天平电磁铁系统简介错误！未定义书签。3.2.1 磁悬挂天平电磁铁结构错误！未定义书签。3.2.2 磁悬挂天平电磁场分布错误！未定义书签。3.3 天平俯仰电磁场的二维分析错误！未定义书签。3.3.1 俯仰电磁场模型简介错误！未定义书
11、签。3.3.2 俯仰电磁场的二维分析错误！未定义书签。3.3.3 小结错误！未定义书签。3.4 天平偏航电磁场的二维分析错误！未定义书签。3.4.1 偏航电磁场二维模型简介错误！未定义书签。3.4.2 偏航电磁场的二维分析错误！未定义书签。3.4.3 小结错误！未定义书签。3.5 天平轴向电磁场的二维分析错误！未定义书签。3.5.1 轴向电磁场模型简介错误！未定义书签。3.5.2 轴向电磁场的二维分析错误！未定义书签。3.5.3 小结错误！未定义书签。3.6 本章小结错误！未定义书签。结论24致谢36参考文献37附录38PLANE53-二维8-节点磁实体单元错误！未定义书签。千万不要删除行尾的
12、分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- IV -第1章 绪论1.1 课题的背景及意义在电力系统中，绝缘子是将电位不同的导电体在机械上相互连接的部件，其性能的优劣对整个输电系统的安全运行起着至关重要的作用。尤其是在户外运行的高压线路绝缘子，由于其暴露在大气中，并长期工作在骤冷周热、风吹雨打、潮湿、污秽物（酸、臭氧、灰尘等）等恶劣环境中，所以容易出现绝缘子内部裂纹、表面破损、绝缘强度降低和污闪等故障，是整个高压电网绝缘的薄弱环节，对电力系统稳定运行影响很大。污闪是指由于绝缘子表面污秽层打到饱和湿润时，绝缘
13、子表面泄露电流增长过大，最后导致绝缘子表面的闪络的一种现象。污闪事故涉及面广，闪络位置难以监测定位，严重影响电力系统运行稳定性、可靠性、安全性和经济性，易造成大规模停电，给国民经济带来巨大损失。近年来我国工农业生产的发展，电力作为国民经济前进的先驱力量，更是发展迅猛。系统装机容量和输电线路电压等级都在不断提高。随着电力系统规模的扩大、系统装机容量的提升、线路电压等级的提高，导致对电力系统运行的可靠性和经济性的要求越来越高。然而传统的计划清扫绝缘子的方式，不仅消耗大量的人力和物力，而且绝大多数是停电清扫，造成地区性的停电，长期实践证明，这种计划性的检修清扫并不能完全杜绝污闪事故的发生。所以如何快
14、速监测污闪源并消除污闪事故对安全供电的威胁和影响，提高电力系统运行的安全性和可靠性，已经成为电力系统运行、管理和科研人员十分关注的重要课题。鉴于线路绝缘子污闪事故的危害性，国内外已经出现了多种线路绝缘子的监测方法。近年来，我们国家在绝缘子在线监测方面也取得了不小的进步，但不少方法存在工作量大，测量不准确等缺点，对减少污闪事故的效果并不理想。其重要原因之一就是缺少绝缘子表面污秽程度全面真实的反馈信息。1大量研究表明，在湿润条件下绝缘子的泄漏电流是表征污秽程度较好的特征量，在线实时监测高压输电线路绝缘子的泄漏电流，可以使电力系统管理人员实时准确的把握电网运行的绝缘情况，以便及时采取措施避免运行中污
15、闪事故的发生，提高电力系统运行的安全性和可靠性。本文所提出的在线监测方法是一种经济、切实有效的一种监测方法，基于远程GPRS无线通信，借助TI（TEXAS INSTRUMENTS）公司最新推出的高效率低功耗的MSP430系列嵌入式微控制器，对绝缘子泄漏电流进行全天候监测定位，使电力系统运行管理单位和科研人员能够及时把握电网运行的绝缘情况，以便及时采取措施避免污闪故障的发生，对提高整个电力系统运行的安全性和可靠性具有以下重要的意义： 准确划分污闪区，为输变电设备外绝缘设计和绝缘子选型提供定量依据； 为确定清扫周期，进行预知性维护给出判定依据，促进电力系统有计划检修向状态维修转变。1.2 课题国内外研究现状与趋势近年来，随着传感，通信以及计算机技术的迅猛发展，国内外在绝缘子远程在线监测与诊断方面的研究与应用有很多，并
