新型高压电力电缆状态监测系统研究

发布时间：2019-11-28 01:13

【摘要】：随着国民经济和社会发展,电力电缆在输配电设备中的保有量和所占比重不断增大,但电缆线路一般采用直埋、穿管、隧道等方式敷设于地下,难以通过肉眼观察、红外测温等直观巡视进行运行维护,需要进一步研究丰富在线监测手段,来提升电力电缆状态检修水平。本文论述了电力电缆的基本知识,分析了常见故障类型,并基于电力电缆运行数量日益增长的实际,分析研究各项在线监测技术,将计算机技术、人工智能技术、电力电子技术和设备检测技术相结合,实现电力电缆运行数据的实时监测,丰富电缆状态检修手段,努力做到“异常提前发现,检修及时安排,故障有效控制”,切实提升电力电缆运行维护水平,为电网安全稳定运行和电能持续可靠供应提供坚强保障。重点对局部放电、光纤测温、接地电流进行在线监测的软硬件设计和在线监测系统的搭建。在线监测系统采用主芯片为DSP的数据处理单元,进行三个信息量的汇总和打包上送；局部放电监测模块通过霍尔电流传感器监测局部放电时产生的脉冲电流,通过EM(电磁波)传感器和AE(超声波)传感器进行局放点探测定位,采用AVR单片机进行电流采集量的数据处理；光纤测温模块采用FPGA控制单元向光发射机触发脉冲,利用耦合器对后向散射光进行解调处理,实现电缆运行温度的测量；接地电流模块采用霍尔电流传感器进行接地电流采集,采用AVR单片机进行接地电流数据分析处理和监测。通过对局部放电、接地电流、运行温度等电缆运行状态下关键数据的在线监测和分析,能够的更好的评价电力电缆运行状态,从而进一步丰富了电力电缆状态检修手段,提高了电力电缆运维检修水平,确保电力电缆运行状态的“可控、能控、在控”。
【图文】：

连线图,硬件

第4章高压电力电缆在线监测系统硬件设计高压电力电缆在线监测系统的硬件设计主要围绕三个测量电路来进行的，DSP芯片的主要功能是完成三个信息的汇总，并打包发送至上位机完成实时采集量的显示。其中，局部放电的硬件设计[27]主要包括ATMEGA单片机硬件设计电路、AD采样通道电路、异步串行口（UART)通信电路、传感器电路、5V电压供电电路以及一些外围电路设计；接地电流系统的硬件设计128]主要包括ATMEGA单片机硬件设计电路、AD采样通道电路、异步串行口（UART)通信电路、传感器电路【29]、5V电压供电电路以及一些外围电路设计；分布式光纤测温电路主要包括FPGA接口电路、多模光纤光信号锅合电路、AD采样滤波电路、异步串行电路、3.3V电压供电电路以及其他的外围电路；主处理器DSP电路主要包括TI28335系统电路、与三个系统的接口电路、电源供给电路、与上位机通信的232电路以及其他的外围电路。此外，还包括高压自取能电路的硬件设计，以及两个霍尔传感器所使用的±15v的电源电路设计。这些部分的硬件连接图可查看图4-1。

光纤头,发射电路

图4-9光纤头发射电路图4-9为光纤头接收电路，主要是将滤光镜滤出的斯托克斯光和反斯托克斯光转换成AD芯片能识别的电信号。C7主要用来z1合脉冲，R20用来将光纤接收头引脚电平的上拉电阻。4.2局部放电监测系统原理4.2.1局部放电监测系统介绍当高压电力电缆发生局部放电信号时，，会伴有相关的脉冲电流信号发生，该信号会随着电缆的屏蔽层流入大地，使用HFCT传感器，可分为环形（固定式）及银形两种类型，检测的频带为50kHz-30MHz。若用户无特殊要求，则一般提供固定环形传感器
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM75

【参考文献】