题目：特高压直流宽频域电晕电流测量系统的研制

近年来，为进一步提高我国电能输送容量和距离，±800kV直流输电工程已经建设完成，同时国家电网公司目前已启动±1100kV特高压直流系统研究工作。而上述条件下的线路电晕效应需要进行深入的研究。国外特高压电晕电流试验持续时间较短、可参考实测数据少、试验经历的气象条件不周全导致试验数据很不完备；另一方面，由于试验时间较早，测量系统一般采用手工记录或半自动测量系统，采样频率低、数据存储量小，采集到的数据不能满足特高压直流线路下电晕效应研究。因此开发特高压直流环境下宽频域电晕电流测量系统对于进一步研究特高压环境下的电晕特性具有极大的研究价值和应用价值。本文依托国家电网公司特高压直流试验基地，以特高压直流试验线段和户外大电晕笼为研究对象，设计并研制了宽频域电晕电流测量系统。论文主要内容如下： 在分析正负极电晕电流脉冲信号频域特性的基础上，给出了理论上电晕电流信号的频带范围，确定了宽频域电晕电流测量系统的性能指标，并据此提出了特高压直流环境下，宽频域电晕电流测量系统的总体方案及测量系统性能指标。 通过计算、仿真、试验等环节设计了高频电阻传感器。首先对电阻传感器各结构参数（如分裂数、尺寸、半径、均压环尺寸等）进行了仿真分析，根据仿真结果提出了高频电阻传感器结构参数指标；然后，对高频电阻传感器两端分布电容进行了仿真建模，以此为依据确定了高频电阻传感器两端均压环的尺寸；最后，通过高压试验、高低温试验、阻抗特性分析试验、电阻表面涂覆试验等对高频电阻传感器表面防电晕、温度特性、频率特性以及耐污秽特性等分别进行有效验证，同时根据线路安装实际条件，对传感器固定方式，受力情况进行了计算分析。 建立了时间交替并行采样ADC（TIADC）仿真模型，对时间交替并行采样相关技术进行了研究。首先，介绍了时间交替并行采样技术的工作原理，对由通道失配误差引起的杂散频谱进行了理论分析。其次，利用matlab建立了时间并行交替采样的仿真模型，研究了通道偏置误差、增益失配误差，时钟相位误差变化对并行采样的影响。最后，提出了校正通道偏移误差、增益误差的新方法，为后续的实验平台及工程样机的设计打下了坚实的基础。 提出了基于ARM与FPGA共享存储器策略方法，通过FPGA和ARM相结合实现了宽频域电晕电流测量系统对高速缓存的技术要求。首先，在数据采集系统不同处理阶段根据性能需求提出不同的高速缓存策略。其次，在宽频域电晕电流测量系统高速存储设计中，通过FPGA实现了SDRAM控制器和相关缓存设置，有效的解决了宽频域电晕电流数据采集系统中所涉及到的大容量缓存问题。最后，分析了高速PCB设计过程中的高速信号完整性问题。 基于FPGA技术实现了光纤传输宽频域电晕电流高速信号传输方案。在光纤信号的传递过程中，为进行有效光电隔离，设计了特殊通讯光纤绝缘子从而保证了电晕电流测量系统传输介质的安全、可靠连接。 在特高压直流试验线段与户外电晕笼对宽频域电晕电流测量系统性能进行了试验验证。首先，将宽频域电晕电流测量系统分别安装在电晕笼高压侧、笼体侧、试验线段，对系统在试验中出现的问题进行改进。然后，提出了一种基于DWT（Discrete Wavelet Transform-离散小波变换）和MDL（Minimum Description Length-最少描述长度）相结合的算法对采集到的电晕电流信号进行去噪、提取并结合实际应用进一步对影响电晕电流的相关因素进行了研究。