Дистанционный мониторинг коронных разрядов с использованием монофотонного датчика УФ-С излучения

• Автор: Белов, Александр Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ РЕГИСТРАЦИИ КОРОННЫХ РАЗРЯДОВ
§1.1. Процессы, происходящие в коронном разряде
§1.2. Методы регистрации коронных разрядов
1.2.1. Контактные методы
1.2.2. Дистанционные методы
§1.3. Приборы дистанционного зондирования источников в солнечно-слепом диапазоне уФ-излучения
§1.4. Постановка задачи, решаемой в диссертации
Выводы
ГЛАВА 2. МОНОФОТОННЫЙ ДАТЧИК УФ-ИЗЛУЧЕНИЯ
§2.1. Функциональная схема и принцип работы монофотонного датчика
§2.2. Усовершенствованные узлы датчика
Выводы
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ МОНОФОТОННОГО ДАТЧИКА
§3.1 Частотные методы исследования амплитудно-временной информации коронного разряда
3.1.1. Анализ сигнала методом преобразования Фурье. Измерение ухода частоты
3.1.2. Анализ сигнала методом кратковременного (оконного) преобразования Фурье
3.1.3. Анализ сигнала методом вейвлет-преобразования
§3.2. Определение состояния элементов силовых энергетических установок высокого напряжения на
основе измерения характеристик коронных разрядов
3.2.1. Относительные измерения мощности УФ-излучения
3.2.2. Фазовые количественные характеристики частичных разрядов
3.2.3. Амплитудно-фазовое распределение
Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
§4.1. Описание экспериментальной установки
4.1.1. Генерация коронных разрядов
4.1.2. Измерение напряжения разрядного промежутка и тока утечки
§4.2. Методика проведения экспериментов
4.2.1. Методика лабораторных экспериментов
4.2.2. Программный комплекс для работы с монофотонным датчиком
4.2.3. Программный комплекс в среде МАТ1АВ для реализации методов детектирования ЧР102
4.2.4. Методика натурных испытаний
§4.3. Результаты лабораторных исследований и их анализ

4.3.1. Проверка предположения о пропорциональной зависимости интенсивности счета фотонов от электрической мощности
4.3.2. Проверка предположения о частичных разрядах на временном распределении
4.3.3. Сравнительный анализ обработки данных по коронному разряду без ЧР и с ЧР
§4.4. Результаты натурных исследований и их анализ
§4.5. Методика и результаты лабораторных исследований диаграммы излучения коронного разряда
Выводы
ГЛАВА 5. ОБЛАСТИ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ МОНОФОТОННОГО ДАТЧИКА
§5.1. Возможности ИЗУЧЕНИЯ динамики процессов горения
§5.2. Изучение индустриальных и естественных источников излучения в УФ-С диапазоне спектра.
Прохождение УФ-С излучения сквозь атмосферу
§5.3. Мониторинг состояния озонового слоя Земли и аэрозолей, вызванных пожарами, вулканами,
техногенными катастрофами
§5.4. Оптическая локация с помощью монофотонного УФ-С сенсора- МДМ локатор (трехмерное зрение)

§5.5. Предложение по использованию монофотонного датчика по изучению транзиентных световых
явлений в стратосфере
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Введение
В последние годы по мере повышения потребления электроэнергии все более острой становится проблема качества ее передачи. Увеличение эксплуатационной нагрузки на объекты электроэнергетики, снижение уровня их обслуживания, текущего ремонта и замены изношенного оборудования ведет к возникновению аварийных режимов, сопровождающихся различного рода электрическими пробоями и искровыми разрядами и, в частности, коронным разрядом. Коронный разряд представляет собой физическое явление, сопровождающее многие природные и техногенные процессы. Так, например, по характеристикам коронного разряда судят о состоянии высоковольтных электрических установок. При этом именно коронный разряд является фактором, характеризующим состояние элементов высоковольтных линий (изоляторов), силовых трансформаторов и т.п. В связи с этим является актуальной разработка эффективных методов дефектоскопии электроизоляторов и иных элементов высоковольтных электроустановок и линий электропередач (ЛЭП), основанных на регистрации коронных разрядов. Особый практический интерес представляют дистанционные методы диагностики, базирующиеся на регистрации излучений в различных спектральных диапазонах (ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном, акустическом), сопровождающих коронный разряд. Среди них наиболее широкое применение получил метод, основанный на регистрации излучения в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне. Существующие на сегодня методы дистанционной диагностики, основанные на обнаружении УФ-излучения коронных разрядов, позволяют лишь регистрировать наличие излучения. В связи с этим возникает необходимость разработки метода дистанционной диагностики силовых высоковольтных установок, который бы позволял не только регистрировать УФ излучение, но и выделять из него излучение,

выходное напряжение ЗЧУ сдвигается к одному из напряжений питания, что приводит к уменьшению динамического диапазона входного сигнала, а в предельном случае - к насыщению выходного каскада и ухудшению характеристик ЗЧУ. Для постоянного разряда конденсатора CF параллельно ему подключен резистор большой величины RF. Таким образом, импеданс
обратной связи ZF = (—+—/', где XF
XF Rf jcoCF
Любой токовый сигнал Iinp, поступающий на вход ЗЧУ, вызывает падение VINP = Rnpzeq на эквивалентном входном импедансе ZEQ, состоящем из
параллельного соединения динамического импеданса усилителя с
замкнутой обратной связью и суммарного импеданса всех параллельных цепей 2гшр, соединенных со входом:
Zfe = (--+V (2-3)
ЫМР F
С точки зрения измерения зарядов, усилитель с замкнутой обратной связью имеет увеличенную входную проводимость. Это объясняется тем, что каждому изменению входного потенциала схемы соответствует в ку раз большее изменение потенциала противоположного знака на другом выводе zF, а ток, протекающий через импеданс обратной связи, в (1 + кv) раз больше, чем
в случае заземленного вывода . Значение коэффициента передачи KF усилителя при замкнутой ОС имеет вид:
К = VouT =
Fmp ] +

j _|_ SIMP

Выражение для коэффициента передачи с учетом емкости cD ВКЧД и входной емкости усилителя стр имеет вид: