论文总字数：25390字

摘 要

我国能源分布与经济发展不均衡的现状决定了特高压直流输电在我国的广泛发展前景。随着电压等级的升高，输电线路对环境的影响越来越引起人们的关注，直流输电线路环境问题主要包括电晕和电场效应、可听噪声、无线电干扰等。本文针对直流输电线路环境问题中的电晕现象，利用TMR磁场传感器制成的X-Y双轴磁场传感装置，研究了TMR磁场传感器的引入对直流电晕磁场的影响。

首先，本文测量了X-Y双轴磁场传感装置的灵敏度，带宽以及频率响应，得到了X轴TMR磁场传感器的灵敏度为0.038mV/mV，带宽大于1MHz，Y轴TMR磁场传感器的灵敏度为0.022mV/mV，带宽大于1MHz，并绘制出了X与Y轴TMR磁场传感器的频率响应曲线。此外，还对影响传感装置输出的因素进行了简要的分析。

其次，本文测量了不同角度和不同距离时X-Y双轴磁场传感装置的输出，并对传感装置的磁场测量结果与测量距离和测量角度之间的关系进行了分析。结果表明，传感装置的输出随着测量距离的增大而逐渐减小，但随着角度变化时，传感装置的输出却没有明显的规律。

最后，根据X-Y双轴磁场传感装置的主要性能测试结果以及直流电晕磁场的测量结果，得到了TMR磁场传感器的引入对直流电晕磁场造成的畸变较弱的结论。

关键词：直流电晕磁场，TMR磁场传感器，X-Y双轴磁场传感装置

Abstract

The current situation of our country's energy distribution and economic development imbalance determines the broad development prospects of UHV DC transmission in China. With the increase of voltage level, the influence of transmission lines on the environment has attracted more and more attention. The environmental problems of DC transmission lines mainly include corona and electric field effects, audible noise, radio interference and etc. In this paper, aiming at the corona phenomenon in the environmental problems of dc transmission lines, the x-y dual-axis magnetic field sensing device made of TMR magnetic sensor is used to study the influence of the introduction of TMR magnetic sensor on the dc corona magnetic field.

Firstly, the sensitivity, bandwidth and frequency response of the X-Y dual-axis magnetic field sensing device were measured in this paper. The sensitivity of the X-axis TMR magnetic field sensor was 0.038 mV/mV, the bandwidth was greater than 1 MHz, and the sensitivity of the Y-axis TMR magnetic field sensor was 0.022 mV/mV, the bandwidth was greater than 1MHz, and plot the frequency response curve of the X and Y-axis TMR magnetic field sensors. In addition, a brief analysis of the factors affecting the output of the sensing device is also carried out.

Secondly, the output of the X-Y dual-axis magnetic field sensing device at different angles and different distances was measured in this paper, and the relationship between the magnetic field measurement results of the sensing device and the measurement distance and measurement angle was analyzed. The results show that the output of the sensing device gradually decreases with the increase of the measuring distance, but the output of the sensing device has no obvious law as the angle changes.

Finally, according to the measurement results of DC corona magnetic field and the main performance test results of X-Y dual-axis magnetic field sensing device, the conclusion that the introduction of TMR magnetic field sensor has little effect on DC corona magnetic field is obtained.

KEY WORDS: DC corona magnetic field, TMR magnetic field sensor, X-Y dual axis magnetic field sensing device

目 录

摘 要 3

Abstract 4

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状分析 2

1.2.1现有磁场传感测量装置 2

1.2.2遂穿磁电阻效应简介 3

1.2.3 TMR传感器应用 5

1.2.4电晕现象简介 6

1.3主要工作内容 7

第二章 TMR传感器主要性能测试 8

2.1实验准备 8

2.1.1聚磁环设计 8

2.1.2传感器性能测试电路 9

2.2 X-Y双轴磁传感器装置介绍 10

2.3传感器灵敏度测量 11

2.4传感器带宽和频率响应测量 13

2.5传感器噪声分析 16

2.5.1传感器1/f噪声简介 16

2.5.2影响TMR传感器1/f噪声的因素 16

2.5.3 TMR传感器的降噪措施 17

2.6小结 17

第三章 磁场测量实验 18

3.1实验准备 18

3.2基于双轴磁传感器装置测量磁场的工作过程 19

3.3实验中的问题与改进 20

3.4实验的数据分析和结论 21

3.4.1传感器测量距离对磁场测量的影响 21

3.4.2传感器测量角度对磁场测量的影响 23

3.4.3电晕电流与磁场对应关系分析 26

3.5小结 27

第四章 总结与展望 29

4.1总结 29

4.2展望 29

参考文献 30

致 谢 32

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

我国国土十分辽阔，但可以用来产生电能的资源与消耗电能负荷的分布却及其的不均衡。我国华南地区、华东沿海地区的经济水平高，发展速度快，电力市场的可发展空间大，然而能源却极为缺乏；西部地区的经济发展相对落后，用电水平与用电需求低，但可用能源资源却十分的丰富。这一客观现象决定了我国实施电力跨地区大规模流动输送策略的必要性。同时，随着经济水平的持续提升，可利用的土地资源更加显得珍贵和稀少，我国电网想要继续建设和发展提升所受到的站址资源、走廊资源的束缚也更加的严重。特高压直流输电的输电方式不只有着可传输容量大、输电耗能小、可输电距离远等优点，其还能够降低珍贵的可用输电走廊资源的使用，较大幅度的增加输电通道走廊的使用效率。特高压直流输电的输电方式不仅仅可以减少工程施工起来的难点，而且更难得可贵的是其满足我国关于可持续发展战略的需求。所以特高压的直流输送电能方式是我国跨地区远距离大规模输送电能的必要选择。

然而，特高压直流输电线路的输电导线在实际输电情况下会产生不同程度的电晕放电现象，虽然这个电晕放电现象是正常的情况，可以被允许产生，但是电晕放电还是有着相当的危害性，通常可以遇见的危害有：（1）产生电晕损失；（2）产生噪声；（3）有电场效应；（4）产生无线电干扰等，这些危害不仅仅会增加电能损耗，同时还会对运行线路周边的电磁环境产生影响和破坏，成为高压输电的关键性技术问题，所以，在规划特高压直流输电线路的运行方案时，必须确保运行方案能够满足科学性、规范性以及合理性，最大程度上的减少电晕效应的发生。想要达到上述要求，先进的传感技术和测量技术是不可或缺的。在直流电晕产生的众多电气量中，电场和磁场与其有着紧密的联系，这两个电气量能够直接反映直流电晕的强度,本文挑选了磁场作为测量对象。

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