工频电场信号检测与智能预警系统

发布时间：2017-08-15 01:10

  本文关键词：工频电场信号检测与智能预警系统

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【摘要】：近年来,随着科技的不断进步与发展,各行各业对电力的需求量越来越大。安全稳定的电力供应是电网智能化建设的主要目标,对保障正常的生产生活秩序尤为重要。目前,电网的维护常常要求工作人员带电操作,由此造成的安全事故时有发生。除了制定有效的操作规程降低事故率以外,设计一种技术手段主动预防也不失为好的安全措施。应云南电力研究院的相关需求,本文研究设计了工频电场信号检测与智能预警系统。本文从高压线工频电场分布特点着手,通过仿真和现场测试的手段分析了高压线工频电场分布,并结合国家对于不同电压等级高压线安全距离的规定,设计了工频电场信号检测与智能预警系统的算法程序与系统电路。本文完成的工作主要包括以下几个方面:(1)研究了自由空间高压线周围电场分布数学模型,并根据实际高压线电气和几何参数,通过电磁场仿真软件Maxwell仿真分析了更为复杂条件下电场分布特点,同时还分析了人体对电场的畸变影响。(2)总体上分析了本系统的功能需求,提出了系统设计方案,包括电场强度测量方案、工人运动位移测量方案和电压等级判决方案。并对系统方案的可行性进行了论证,为后期设计提供基础。(3)设计了工频电场信号检测与智能预警系统的硬件电路,主要包括电场信号检测与处理电路、SD卡驱动电路、电源电路、交互电路等等;编写了硬件电路的驱动程序,包括陀螺仪、液晶、检测电路;实现了文章中提出的算法,包括位移量检测算法、电压等级判别算法等,并设计了电场强度检测显示终端程序。(4)借助国外同类型的电场测量设备对测量系统进行了标定,对比分析了系统的电场测量精度;研究了陀螺仪数据及其误差产生的原因,并验证了积分和计步测量位移量这两种算法的有效性,结果表明积分算法误差较大,计步结果较为准确;仿真分析了高压线电压等级判别算法的有效性,结果表明在一定误差条件下判别结果较为准确。
【关键词】：工频电场测量 安全距离 位移测量 电场分布 陀螺仪
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM937;TM76
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 本课题的研究意义10-11
• 1.2 本课题研究现状11-13
• 1.3 论文主要工作和结构安排13-14
• 第二章 高压线电场仿真分析14-31
• 2.1 模拟电荷法计算输电线电场分布14-20
• 2.2 用Maxwell软件仿真分析输电线路电场分布20-29
• 2.2.1 仿真模型20-22
• 2.2.2 自由空间内输电线电场仿真分析22-25
• 2.2.3 带边界条件输电线电场仿真分析25-29
• 2.3 输电线安全距离29
• 2.4 本章小结29-31
• 第三章 预警系统需求分析与原理设计31-42
• 3.1 系统需求分析31-32
• 3.2 系统总体设计32-33
• 3.3 微控制器选择33-34
• 3.4 工频电场测量方案34-36
• 3.5 实时位移距离测量36-39
• 3.5.1 陀螺仪运动模块介绍36-37
• 3.5.2 加速度积分计算位移量37-38
• 3.5.3 计步方式计算位移量38-39
• 3.6 高压线电压等级判别39-40
• 3.7 开发环境介绍40-41
• 3.8 本章小结41-42
• 第四章 系统硬件及程序设计42-64
• 4.1 系统硬件电路设计42-51
• 4.1.1 电源电路43-44
• 4.1.2 信号采集与处理单元44-50
• 4.1.3 位移测量单元50
• 4.1.4 存储单元50-51
• 4.1.5 人机交互单元51
• 4.2 系统程序设计51-62
• 4.2.1 场强测量程序设计53-54
• 4.2.2 位移量测量程序54-58
• 4.2.3 电压等级判别程序58-59
• 4.2.4 存储程序设计59-61
• 4.2.5 液晶显示程序61-62
• 4.3 系统PCB设计62-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 系统测试分析64-77
• 5.1 数据接口测试64-65
• 5.2 电场强度测量与标定65-68
• 5.2.1 标定方法66-67
• 5.2.2 测量实验67-68
• 5.2.3 实验结果分析68
• 5.3 位移估计功能测试68-74
• 5.3.1 MPU6050模块测试68-69
• 5.3.2 加速度积分算法测试69-72
• 5.3.3 计步算法测试72-74
• 5.3.4 实验小结74
• 5.4 电压等级判别准确性测试74-76
• 5.5 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 全文工作总结77
• 6.2 后续工作展望77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士学位期间取得的成果83-84

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本文编号：675579