便携式冲击接地试验系统研制

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1、国内图书分类号：TM932国际图书分类号：621．3年姓西南交通大学研究生学位论文密级：公开级2010申请学位级别工堂亟±专业电左丕统拯墓自动丝指导老师塑劲松二零一三年五月一夺一二，年血月ClassifiedIndex：TM932U．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisDEVELOPINGOFPORTABLEIMPlACTEARTHTESTSYSTEMGrade：2010Candidate：WenZhenxingAcademicDegreeAppliedfor：Mast

2、erSpeciality：PowerSystemandAutomationSupervisor：HuJinsongMay．2013西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书：2．不保密d，使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作糍

3、：访可融吼砷¨1]指导老师签名：厮日期：刎／岁．f．厂7西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．2kV便携式直流高压发生器的设计和试制。本文提出基于SG3525芯片设计2kV隔离式半桥变换器，解决了直流高压发生器的小型化、便携化的问题，实现了2kV／500W的直流高电压输出。2．基于S3C2440A+AD9248的高速数据采集系统设计，实现12．5MHz的采样频率，能够对流过接地体的模拟冲击电流和响应电压进行有效采集，解决了冲击电流波头时间的采样问题。3．基于MATLAB软件，开发了数据处理

4、和计算程序。该程序实现了对采集数据的平滑滤波处理，可用于分析模拟冲击电流的波头和波长时间，可基于卷积变化计算冲击电阻值。基于MATLABGUI设计的人机界面，使数据处理系统集成度更高，操作更加简洁方便。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期．垆f垤1——西南交通大学硕士研究生学位论文第

5、1页捅要“7·23”甬温线特别重大铁路交通事故暴露出高速铁路在防雷方面存在严重的问题，需要开展深入的研究。高速铁路运行线路多处于山区，而我国幅员辽阔，气候条件复杂，多雷雨天气，山区土壤电阻率高。当雷击支柱时，接地电阻过大容易抬升塔顶电位，影响接触网供电安全。因此，开展支柱接地装置的冲击接地试验，测量冲击接地电阻，对提高铁路供电安全，保证高速铁路安全运行具有重要意义。传统的高压冲击接地试验装置体积庞大、设备笨重，无法在山区和高架桥上开展接触网支柱冲击接地试验。因此，需要试验设备能够重量轻，体积小，以便于开展野外试验时的携带。本文提出了一种便携

6、式的冲击接地试验系统，该系统集高电压发生器、冲击电流发生回路、数据采集系统、MATLAB数据处理和人机显示界面于一体。高压发生器是实现冲击试验设备便携化的关键，本文考虑使用日益成熟的开关电源技术，设计了一款基于隔离式半桥变换器的2kV高压发生器，该发生器具有体积小重量轻，携带方便，使用灵活等特点。冲击电流放电回路方面，研究接地电阻尺、回路电感三和脉冲储能电容C之间的相互关系。确定脉冲储能电容C和冲击接地电阻的匹配关系，确定调波电感、电阻和冲击电流波头、波长时间的关系。数据采集系统是实现测量信息数字化处理的关键，由于雷电流波形的波头时间极短，

7、需要高速数据采集系统才能对雷电流实现准确逼真的采集。本文拟使用S3C2440A+AD9248组合，将传感器采集到的模拟信号转化为数字信号，再传输到上位机，利用MATLAB程序的数据处理能力对采样数据进行处理，并基于MATLABGUI设计人机界面。最后在实验室环境下开展模拟实验，实验结果表明，放电回路产生的模拟冲击电流波形接近雷电流波形，具有较好的模拟特性；数据采集系统高速可靠，能够实现对模拟冲击电流和电压波形的采集；MATLAB程序能够对采样得到的波形进行良好的处理和计算。综上所述，本系统的设计合理有效，具有可行性。关键字：便携式；冲击接地

8、试验；半桥变换器；$3C2440A；AD9248；MATLABGUI西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractIn2011．”7·23”Yong。WenlineHig