XLPE电缆绝缘老化的在线监测系统设计

发布时间：2017-10-17 13:08

  本文关键词：XLPE电缆绝缘老化的在线监测系统设计

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【摘要】：伴随着工业的发展,现代生产生活对于电力的需求日益增强,XLPE(Cross Linked Polythylene)电缆在日常电力输送工程中扮演着越来越重要的角色。而在XLPE电缆大力投入使用的同时,也出现了越来越多的电缆事故,为此,对于电缆绝缘老化故障的有效检测成为相关部门亟需解决的问题。因为电缆铺设年限的不同,各种电缆绝缘老化的程度也不相同,这就迫切要求一种能够在线监测电缆绝缘老化程度的方法,以便能够实时判断当前XLPE电缆绝缘老化的状态。本文首先对当前主流的电缆故障在线检测方法进行了比较详细对比和分析,最终确定了直流分量法作为本文的检测方法,并分析了造成电缆绝缘老化的主要原因—电缆水树枝,介绍了电缆水树枝产生的机理和原因,提出了电缆抗水树老化的一些措施,在此基础上,完成了电缆在线监测系统的软硬件结构设计。其中硬件部分设计了信号的采集模块、滤波模块、放大模块、A/D转换模块,在硬件部分实现对电缆水树枝信号的采集和处理后,用串口通信的方法使数据传送到PC机,并通过组态王完成了监测数据在PC机上的HMI的设计,可以直接观察到表征电缆绝缘老化的水树信号特征量,实现了将电缆泄漏信号在组态王监控界面上的实时显示,达到了对于电缆绝缘情况实时监测的预期。本文所设计的XLPE在线监测系统以测量电缆在通电情况下绝缘层向大地泄漏的微弱直流信号为依据,通过设计无源和有源两种滤波模块最大程度上减小了外界的电磁干扰,保证了对信号的提取和测量,采用了12位高精度的A/D转换模块,通过串口通信和组态王实现了PC机上的HMI设计,设计了一套比较实用的模块化电缆绝缘监测系统,为XLPE电缆的日常在线监测进行了有益的探索。
【关键词】：XLPE电缆 电缆水树 微弱直流信号 组态王 在线监测
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 电缆的历史、现状及发展趋势9-10
• 1.2 电缆常见故障及其危害10-12
• 1.3 电缆监测技术的研制及发展12-14
• 1.4 本文的主要意义及内容14-16
• 2 主流的电缆在线测量方法16-24
• 2.1 直流分量法16-18
• 2.2 直流叠加法18-19
• 2.3 交流叠加法19-20
• 2.4 介质损耗因数法20-22
• 2.5 局部放电法22-23
• 2.6 各种监测方法的总结及本系统方案的确定23-24
• 3 水树枝介绍及监测系统设计方案24-32
• 3.1 水树枝定义及产生机理24-27
• 3.1.1 水树枝的定义24
• 3.1.2 水树枝的产生机理24-26
• 3.1.3 水树枝的产生类型26-27
• 3.2 水树的影响因素及抗水树的措施27-28
• 3.2.1 杂质缺陷是电缆水树枝生成的起点27
• 3.2.2 水分为水树枝生成的必要条件27-28
• 3.2.3 电场作用是产生水树的重要催因28
• 3.3 在线监测系统整体方案的设计28-32
• 3.3.1 直流法监测的主要干扰28-30
• 3.3.2 直流分量法电缆在线监测系统整体设计方案30-32
• 4 在线监测系统的软硬件设计32-51
• 4.1 信号采样模块32-34
• 4.1.1 集成运放I/U转换电路32
• 4.1.2 精密电阻采样32-34
• 4.2 信号滤波模块34-39
• 4.2.1 无源低通滤波电路34-36
• 4.2.2 有源低通滤波电路36-39
• 4.3 信号放大模块39-41
• 4.4 信号A/D转换模块41-43
• 4.5 基于组态王的HMI设计43-48
• 4.5.1 组态软件及组态王简介44-46
• 4.5.2 组态王与A/D设备的通信连接46-47
• 4.5.3 组态HMI监控界面的设计47-48
• 4.6 监测系统封装及设计48-50
• 4.7 本章小结50-51
• 5 监测系统对电缆的通电测试51-60
• 5.1 XLPE电缆通电测试51-56
• 5.2 不同老化程度电缆水树电流的对比分析56-60
• 结论60-61
• 参考文献61-63
• 致谢63-64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘平原,贺景亮,王洪新;交联聚乙烯(XLPE)电缆在线监测方法的探讨[J];高电压技术;2001年04期

2 付文杰;王清亮;栗军;;交联聚乙烯电缆水树枝修复技术研究[J];河北电力技术;2012年04期

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本文编号：1048995