《基於電場逆問題的新型電子式電壓互感器測量機理研究》是依託重慶大學，由汪金剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於電場逆問題的新型電子式電壓互感器測量機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：汪金剛
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
智慧型電網建設中，感測器的智慧型化、小型化、便捷化為關鍵環節。項目提出了一種電網中電壓測量的新方法，利用電荷感應原理和電磁計算方法研究電子式高壓輸變電設備的新型電壓感測器。項目針對電壓測量方法進行了創新，測量高壓導線附近固定位置與方向的即時電場值，通過電場逆問題計算推算出輸電線路的即時電壓，通過電場仿真計算並結合試驗數據，進行數據補償處理與標定計算，獲得電壓值快速工程算法，實現了電子式非接觸式電壓互感器。最後實現電壓電流一體化並數位化設計，進行工藝設計成型。項目通過模型仿真與分析計算，對研製的電壓互感器在強電磁場干擾、電場畸變、溫濕度變化、鄰相電場影響及導線舞動等情況下的機理研究分析，通過數據補償算法達到測量精度。新型感測器頻頻寬、體積小、安裝維護方便，為智慧型電網互感器解決方案提供了新思路。
結題摘要
電壓測量是電力系統運行中的重要環節，保證其準確度與可靠性對推動智慧型電網的發展具有重要意義。傳統的電壓互感器由於其在體積、重量、絕緣成本、穩態測量精度以及暫態回響速度等方面的不足，越來越不適應智慧型電網的發展趨勢。在此，提出基於自積分原理D-dot感測器的電子式電壓互感器，互感器根據電場耦合原理以多重電極並聯和差動輸入結構實現了對輸電線電壓的無接觸測量；設計出兩種結構的D-dot感測器並進行實驗；研究了三相電壓測量方法，實現了三相電壓測量模擬系統，為感測器的實用化提供了參考作用。 主要研究內容與研究情況如下： （1）研究了基於電場耦合的D-dot感測器的測量原理，並分析了其頻率特性，提出了差動輸入結構與多重電極結構，研究了感測器的最佳化目標與最佳化策略，通過Ansoft Maxwell對感測器進行建模與仿真，得到了最佳化的感測器結構。 （2）對三相套管型D-dot感測器對位於導線近區的等效電路進行了分析，利用Ansoft Maxwell搭建了110kV三相架空輸電導線的測量模型，並計算出感測器的分布參數，進行了幅頻特性仿真分析，為感測器的設計進行了最佳化。 （3）利用模擬電荷法推導了輸電導線下的合成電場求解公式，解決了感測器位於導線遠區時的合成場分解問題。以220kV線路為對象，推導出反代求解電壓的算法，並採用Matlab軟體進行驗證，給出了三相電壓測量的理論基礎。 （4）在分布參數及合成場分解的基礎上，設計出三相電壓測量系統，包括終端和系統，系統軟體採用了LabVIEW編寫。 （5）搭建了高壓試驗平台，對所設計的感測器進行了穩態和暫態回響試驗，並對測量系統進行了模擬試驗。試驗結果表明，感測器具有較高的測量精度和良好的頻率特性；測量系統實現了多個終端信號的同步採集，信號無失真、無延遲，同步性也較好。 項目以電場逆問題為基礎，研究出用於高電壓測量的非接觸式感測器，並設計出電壓測量系統，解決了場式感測器實現非接觸測量的一系列科學問題，為未來電網的智慧型測量進行了前期研究，具有一定的參考價值。
