【正文】 發(fā)展現(xiàn)狀 目前， 有很多 國內(nèi)外 學(xué)者和專家們 在硬件監(jiān)測裝置和軟件監(jiān)測方法上 做出了很好的成績 ， GIS 的局部放電在線監(jiān)測技術(shù)正在蓬勃發(fā)展 ，例如： 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 II 頁 19951997 年 ， 清華大學(xué) 相繼研發(fā)出 330kV GIS 局部放電在線檢測系統(tǒng) 和 基于 超高頻 法的 具有 實用性較強 、 采用外部傳感器 、 放電源的定位 方便等特點的 便攜式局部放電檢測儀 。 通過將一個 鉗位二極管 安裝 在耦合器輸出處和在 UHF 信號調(diào)節(jié)處從而 防止 了 斷路器工作時產(chǎn)生快速暫態(tài)過電壓（ VFTO），監(jiān)測系統(tǒng) 得到了 相應(yīng)的保護。每個測量通道 都有 一個 帶有自動高壓暫 態(tài)保護 低噪聲寬帶傳感器。 20xx 年 ， 一種用于分析電磁場的有限時域差分 (FDTD)方法 被 Judd 在 英國Strathclyde 大學(xué)提出 出來 。 它的基本原 理是：當局部放電發(fā)生時， SF6 中包含一些雜質(zhì)（ O N CF4 等）在壓力和溫度的作用湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 III 頁 下，會改變濕度、密度和酸堿度的一些參數(shù)。 在對國內(nèi)外的 GIS 局部放電檢測研究分析的基礎(chǔ)上， 針對實驗室研究局放的基礎(chǔ)，我做了如下工作： 1. GIS 局 部 放 電機理的研究 2. GIS 超高頻信號特性，信號傳播的研究 3. 在以上研究的基礎(chǔ)上研制了一套 基于超高頻法的 GIS 局部放電在線監(jiān)測報警系統(tǒng)， 該系統(tǒng)由超高頻傳感器，檢波器，比較器，單片機控制模塊以及基于 GSM 的報警模塊 論 文的章節(jié)安排 第 1 章總體介紹本論文，包括 GIS 局部放電在線監(jiān)測研究的目的和意義 GIS、局部放電在線監(jiān)測國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 、論文的主要工作和章節(jié)安排。第 5章是對整體工作的總結(jié)及有待進一步研究工作的展望。在 GIS 的 制造、裝配 和運行 這三個過程中會 中產(chǎn)生 可以自由 移動的金屬 顆 粒 ，它們能夠吸附電荷 。 指的是 導(dǎo)體和外殼內(nèi)表面 上的 金屬凸起和 固體絕緣表面上的 金屬顆 粒。 可能性最大的是部件的松動 ， 但這種缺陷檢測非常簡單 ， 且有 反復(fù) 的 放電趨向 。 GIS 局部放電檢測方法 GIS 的局部放電在線監(jiān)測方法 基本上 可以分為 電測法和非電測法 兩大類型， 其具 體主要可分為以下五種方法 聲學(xué)檢測法 GIS 中 局部放電會產(chǎn)生具有 比較寬的帶寬（ 20～ 250kHz）的 超聲波 信號 ,可在GIS 外部用 超聲波接收 傳感器檢測到。 化學(xué)檢測法 通過檢測 SF6 被擊穿分解后的生成物 SOF2 和 SO2F2 來間接檢測局放 的方法叫做化學(xué)檢測法 。雖然 SF6和 玻璃 對光的吸收能力很強，但檢測時采用湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 VI 頁 石英透鏡，并且路徑選擇得當，就能檢測出來。UHF 法 利用 安置在 GIS 中的傳感器檢測局 部 放 電的 電磁波 UHF(300MHz～ 3GHz)部分。用一個 有電荷損耗的集中電容 能夠等效 GIS， 要想測得發(fā)生局部放電時的電量（檢測局部放電的頻率范圍為 40kHz～ 1MHz） ，可以通過在 外部并列安裝一個耦合電容傳感器 。 常規(guī)電測法不 能定位局部放電源， 聲學(xué)和 UHF 法可 以做到 。 表 GIS 局放監(jiān)測 主要 方法的性能 一覽表 GIS 局部放電產(chǎn)生超高頻信號的原理 通常地， GIS 局部放電現(xiàn)象 伴隨著 GIS 內(nèi)部電場的畸變 ， 并會 產(chǎn)生 上升時間及持續(xù)時間僅為納秒 ( ns ) 級 的 脈沖電流，該電流脈沖將激發(fā)出 主要頻段為— 3GHz 高頻電磁波，該電磁波 就會 從 GIS 上的盤式絕緣子處泄露出來 。下圖為基于超高頻法的 GIS 局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 如 圖 圖 GIS 局放在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 超高頻（ UHF）傳感器 作為 UHF 局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵 之一的 UHF 傳感器 ， 它 具備抑制低頻（ 300MHz 以下）干擾的能力 ，能夠 檢測 GIS 中由局部放電所激發(fā)的 電磁諧振波，主要 頻率為 300MHz3GHz。 UHF 傳感器 集成檢波器 信號數(shù)字化模塊 單片機控制模塊 GSM報警 模塊 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 IX 頁 下圖 為 購買的 德國 產(chǎn) UHF 傳感器，圖 為實驗室研制的 UHF 傳感 器 圖 德國產(chǎn) UHF 傳感器 圖 實驗室研制的 UHF 傳感器 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 X 頁 集成 檢波器 由于 超高頻傳感器接收的是 類似已調(diào)波信號，載波頻率相當?shù)母?，? 其包絡(luò) 是 M級別的， 而我 們這 套系統(tǒng)只需提取其包絡(luò)信號就能夠判斷是否有局放發(fā)生 。此外還可以看到 5 伏供電是該芯片只有7ns 的傳播延時，理論上工作能夠頻率能達到 100 多兆，實驗室測得其只能達到70M 左右，但已經(jīng)足夠滿足我們的需求。本套系統(tǒng)采用的 SIM900A模塊，它是一款尺寸緊湊的 GSM/GPRS 模塊，采用 SMT 封裝，基于 STE 的單芯片方案，采用 ARM926EJS 架構(gòu) ,性能強大，可以內(nèi)置客戶應(yīng)用程序。主要功能模塊包括：內(nèi)部存儲器、內(nèi)部 PLL 鎖相環(huán)模塊、 2個異步串口通訊 SCI、 1個串行外設(shè)接口 SPI、 MSCAN 模塊 、1 個 8 通道輸入 /輸出比較定時器模塊 TIM、 周期中斷定時器模 塊 PIT、 16 通道A/D 轉(zhuǎn)換模塊 ADC、 1個 8通道脈沖寬度調(diào)制模塊 PWM、 輸入 /輸出數(shù)字 I/O 口 。 下圖 該單片機的最小系統(tǒng)電路圖 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 XIV 頁 圖 MC9S12XS128 單片機的最小系統(tǒng)電路圖 供電模塊 本套系統(tǒng)供電結(jié)構(gòu)如下 圖 ，使用了 TI公司的 電源芯片 UCC3835 和TPS70302 圖 系統(tǒng)供電結(jié)構(gòu)圖 蓄電池 V UCC3835 檢波器 比較器 DA芯片 單片機 TPS70302 5V GSM 模塊 3V 4V 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 XV 頁 UCC3835是一款常見的低壓差穩(wěn)壓芯片，輸出電壓 5V，輸出電流可高達 3A，最小輸入輸出電壓差 為 ，最大輸入電壓 9V，工作溫度范圍 55176。 125176。 圖 分別是 GSM 模塊 PCB 板的頂層和底層，其上主要有 SIM900A 模塊， TPS70302 電源芯片以及一些接插件等。該軟件使用起來非常方便，具有項目管理器，編輯器 ，搜索器，源代碼瀏覽器，編譯系統(tǒng)，調(diào)試器等特點，并具有交叉平臺開發(fā)，支持多種語言，開發(fā)環(huán)境界面統(tǒng)一，支持插件工具等優(yōu)點，受到使用者親睞。 當 AD 采樣的電池電壓值低于預(yù)設(shè)閥值， 則單片機控制 GSM 發(fā)出電壓過低的警告 。例如，改變 DA_VALUE 的值來改變外部 DA 芯片的輸出值以及 GSM 發(fā)送短信的接收號碼，通過這個方法能很方便進行更改 ，而不需要將系統(tǒng)從 GIS 設(shè)備上拿下來，再下載程序更改。 圖 超高頻 GIS 局放信號 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 XXIII 頁 由于實驗室條件有限，我做實驗時，利用實驗室的信號源產(chǎn)生的類似的信號，如圖 所示 圖 實驗室模擬的超高頻信號 在將此信號接入系統(tǒng)，測得檢波輸出波形如圖 和圖 （ 圖 為利用示波器雙通道同時測得檢波器輸入輸出信號 ）， 將比 較器的參考電壓設(shè)為,測得比較器輸出信號如圖 所示 圖 比較器輸出信號 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 XXIV 頁 圖 示波器雙通道同時測得檢波器的輸入輸出信號 圖 比較器的輸出信號 將 該方波輸入單片機，單片機的脈沖累加器能夠非常準確的計數(shù)， GSM 也能正常工作，發(fā)出了報警信號 ， 測試 非常成功 。 最后 ,GIS也 準確的發(fā)出了局放發(fā)生的警告，實驗相當成功。如用普通蓄電池供電，則需要頻繁地更換電池，這是不切實際的。在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，他都對我進行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進行論文的修改和改進。 最后感謝默默支持我的家人和朋友。 extern uint time。 extern uchar key[3]。 extern uint global_variable4。 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 XXXIV 頁 extern void delay_1ms(long int k) 。 uint time = 0。 //是否判斷狀態(tài)標志 uint global_variable1=0。 uchar key[3]。 void delay_1ms(long int k) { long int i,j。j0。 //disengage PLL to system PLLCTL_PLLON=1。 //pllclock=2*osc*(1+SYNR)/(1+REFDV)=128MHz。 //when pll is steady ,then use it。 //關(guān)閉 PIT PITCE_PCE0=1。 //timeout period = (PITMTLD+1)*(PITLD+1)/fos PITCNT0= 0x05。 //output campare TCTL1_OM7 = 0。 PACTL = 0x40。 //禁止 IRQ 中斷 ECLKCTL_NECLK=1。 DDR0AD0_DDR0AD04 =1。 DDR1AD0_DDR1AD04 =1。 DDRA = 0x00。 //關(guān)蜂鳴器 DDRB = 0xff。 } void UartInit_9600(void) //串口初始化 { SCI0CR2=0x2c。 SCI1BDH=0x01。 //禁止外部觸發(fā) , 中斷禁止 ,快速清零 ATD0CTL3=0x80。 //禁止數(shù)字輸入 DDR0AD0=0xfe。 UartInit_9600()。 extern uchar GSM_AT[5]。 extern uchar GSM_MESSAGE2[16]。 extern uchar GSM_MESSAGE_2[44]。 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 XL 頁 extern uchar table_sci1[300]。 extern uchar GSM_OK[11]。 extern uchar send_message(uchar ph_number[],uchar message[])。 extern uchar ring_in_flag。 uchar GSM_AT[5]=AT\r\n。 uchar GSM_MESSAGE1[12]=AT+CMGF=1\r\n。 uchar GSM_MESSAGE_1[23]=This is test messege\r\n。 uchar READ_MESSAGE[13]=AT+CMGR=02\r\n。 uchar table_sci1[300]=。 uch。 uchar GSM_RING_CONNECT[24]=\x41\x54\x44\x31\x35\x32\x30\x30\x38 \x33\x37\x31\x30\x31\x3B\x0D\x0A\x0D\x0A\x4F\x4B\x0D\x0A。 uchar DEL_MESSAGE[13] =AT+CMGD=02\r\n。 uchar GSM_MESSAGE_3[38]=The da_value has been set as 00000000。 uchar GSM_MESSAGE3[24]=AT+CMGS=\1520xx38701\\r\n。\r\n。 extern uchar data_in_flag。 extern uchar str_len(uchar string[])。 extern uchar hold_gsm(void)。 extern uchar READ_MESSAGE_REPLY[19]。 extern uchar GSM_MESSAGE_4[32]。 extern uchar SEND_1A[4]。 extern uchar GSM_RING_DOWN[6]。 PitInit()。 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 XXXIX 頁 Io_Init ()。 //765:采樣時間為 4個 AD 時鐘周期 ATD0CTL5=0x20。 //9600