城网电缆绝缘状态在线监测预警系统及应用研究

发布时间：2017-09-19 23:33

  本文关键词：城网电缆绝缘状态在线监测预警系统及应用研究

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【摘要】：随着电网发展,电缆已然成为电力系统的重要组成部分,现代化生产要求电缆必须保持长期、连续和安全稳定的运行。因此实施对电缆绝缘状态的在线监测,掌握电缆的绝缘和运行状态,及时发现电缆设备的潜伏隐患,保证电缆安全可靠地运行,有着非常重要的意义。本文针对目前电缆在线监测的片面性和局部性等缺点,提出采集多种反映电缆绝缘状态变化的信息,利用模糊数学对这些信息进行科学处理,获得绝缘状态的评估,并基于此研发在线监测预警系统。本文主要工作如下:(1)分析了电缆绝缘故障问题的成因以及电缆局部放电产生的原由和基本特性。根据电缆实际结构数据,够建电缆等效仿真模型,对电缆无缺陷和常见的几种缺陷(有气隙的电缆、有水缝隙的电缆、钢针扎入电缆)进行了电场仿真分析。根据电缆绝缘故障机理选取监测系统所需的特征量:电缆电容漏电流、脉冲电流、脉冲电流频次、环境温度、环境相对湿度,并对选取的特征量与电缆绝缘状态的相关性展开详细分析。(2)综合考虑电缆绝缘状态特征量的影响,提出基于模糊理论的电缆绝缘状态评估方法。利用模糊层次分析法对电缆评价因素的权重进行合理分配,通过模糊集合与隶属度函数解决各评价因数的隶属度求解问题,采用模糊综合评判法对各评价因素进行综合评判,完成对电缆绝缘状态的评估。(3)研制电缆绝缘状态在线监测预警系统,开展电容漏电流、脉冲电流、环境温湿度等数据的在线监测、远程通讯及太阳能充电功能的硬件模块研制与软件程序设计,并搭建后台监控平台,做到实时不间断的在线监测,并能对电缆绝缘状态的变化进行三种不同程度的预警。(4)应用完成研制的城网电缆绝缘状态在线监测预警系统,安装十个点的前端在线监测装置并开展有效的现场实验,根据实时数据,对三条电缆的绝缘状态进行数据分析和模糊评估,利用模糊评估结果与实际电缆绝缘状态进行分析,由评估结果对其中一条电缆作出了黄色预警,并通过故障排查找到了故障点,由此验证了电缆绝缘状态在线监测预警系统的有效性和模糊评估方法的可行性。
【关键词】：电缆故障 绝缘状态 在线监测 模糊数学
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM75
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 课题研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外电力电缆在线监测技术研究现状10-11
• 1.3 本项目研究主要内容11-13
• 2 电缆故障及特征量研究13-25
• 2.1 电缆故障理论分析13-17
• 2.1.1 电缆故障的成因13-14
• 2.1.2 电缆局部放电分析14-17
• 2.2 电缆故障仿真分析17-21
• 2.2.1 电缆仿真模型的建立17-19
• 2.2.2 电缆正常运行时周围电场仿真分析19
• 2.2.3 含有气隙的电缆电场仿真分析19-20
• 2.2.4 具有水缝隙的电缆电场仿真分析20
• 2.2.5 钢钉扎入电缆的电场仿真分析20
• 2.2.6 仿真结果分析20-21
• 2.3 特征量提取21-23
• 2.3.1 电缆电容漏电流21-22
• 2.3.2 电缆局放脉冲电流22-23
• 2.3.3 环境温度的影响23
• 2.3.4 环境相对湿度的影响23
• 2.4 本章小结23-25
• 3 基于模糊理论的电缆绝缘状态评估方法25-35
• 3.1 模糊数学25-27
• 3.1.1 模糊集合25-26
• 3.1.2 模糊关系与模糊矩阵26-27
• 3.2 基于模糊理论的电力电缆绝缘状态评估方法27-34
• 3.2.1 评价因数集的建立27-28
• 3.2.2 求解评价因素的权重28-30
• 3.2.3 建立评价因数的隶属度函数30-33
• 3.2.4 模糊综合评估决策33-34
• 3.3 本章小结34-35
• 4 城网电缆绝缘状态在线监测系统设计35-57
• 4.1 在线监测系统框架设计35-36
• 4.2 传感器原理与选择36-40
• 4.2.1 脉冲电流传感器36-38
• 4.2.2 电容漏电流传感器38-40
• 4.2.3 环境温湿度传感器40
• 4.3 单片机STM32电路设计40-42
• 4.4 电容漏电流采集电路设计42-43
• 4.5 脉冲电流采集电路设计43
• 4.6 太阳能电源及电路设计43-45
• 4.6.1 太阳能电池充电电路44-45
• 4.6.2 直流电压转换电路45
• 4.7 电缆绝缘状态在线监测系统软件设计45-56
• 4.7.1 主程序设计46-47
• 4.7.2 通讯模块软件47-48
• 4.7.3 数据采集程序48-49
• 4.7.4 低功耗管理程序49
• 4.7.5 在线升级程序49-51
• 4.7.6 后台监控软件51-56
• 4.8 本章小结56-57
• 5 现场实验与应用57-73
• 5.1 在线监测前端装置安装57-59
• 5.2 模糊理论评估方法的实验与验证59-68
• 5.2.1 北山路城北119线14#杆电缆绝缘状态分析59-62
• 5.2.2 长松路城南184人民银行联线1#杆电缆绝缘状态分析62-64
• 5.2.3 古青线江滨183线1#杆电力电缆绝缘状态分析64-66
• 5.2.4 电缆故障分析与处理66-68
• 5.3 环境温度对电容漏电流的影响分析68-70
• 5.4 环境相对湿度对电容漏电流的影响分析70-71
• 5.5 本章小结71-73
• 6 总结与展望73-75
• 6.1 总结73-74
• 6.2 下一步工作展望74-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-81
• 附录81
• A. 作者在攻读学位期间申请的发明专利81
• B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目81

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