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作者：

江陶然

展开

摘要：

在电气传感与检测领域,电压与电流的测量具有多种实现方法.其中,电流测量已使用罗氏线圈等器件,通过测量待测线路周围磁场的方式实现非接触式电流测量,整个测量过程测量装置无需接触待测线路金属部分,具有测量过程安全便捷,无需破坏线路绝缘或寻找线路端子,无需停电安装设备等诸多优势.但在电压测量领域,尤其是220/380V电压等级下缺少一种非接触式的电压测量方法.目前的电压测量终端均需接触待测线路金属部分才可实现电压测量,但实际测量过程中,在某些不便破环绝缘,甚至无法破环绝缘层以找到金属接触点的位置就无法进行电压测量.并且,接触式电压测量终端拟进行挂网测量时必须停电安装,不便于临时设立的电压监控点的安装.针对以上问题,本文展开对一种无需破坏线路绝缘,仅需将测量探头紧贴在待测线路绝缘层表面即可完成线路电压测量的非接触式电压测量装置的开发.本文基于电场耦合的原理实现对待测线路进行非接触式电压测量.首先,本文对传统的非接触式电压测量原理进行分析,指出现有方案因无法实地计算待测线路与装置探头间形成的寄生电容值将会导致测量不同型号的线路时出现测量误差,且系统信噪比较低.然后,本文提出了一种新的基于拓扑变换的非接触式电压测量方案,可以实地求解未知寄生电容值,再计算待测电压,从而消除待测线路与探头间寄生电容未知所造成的测量误差,并提高系统信噪比.本装置由FPGA核心板,继电器单元,放大单元,采集单元,供电单元,通信单元和外围功能单元组成.本文完成了测量装置各功能单元的硬件开发,对基于FPGA平台的数字信号处理程序进行设计,最终给出测量装置样机实物图,并对样机进行数字滤波和电压实测效果测试.测试结果表明数字滤波能够有效滤除高频噪声,且通过样机进行非接触式电压实测,结果显示测量误差能够控制在一定范围内,证明了本文所开发的非接触式电压测量装置具有实用价值.

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年份：

2019