基于单片机的地下电力电缆路径检测系统研究

发布时间：2017-07-19 05:06

  本文关键词：基于单片机的地下电力电缆路径检测系统研究

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【摘要】：电力电缆一般铺设在地下1~2米处,具有不可视性。因此,在缺乏现场地下电力电缆路径信息的情况下,为了防止在城市建设的开挖过程中对地下电缆造成不必要的破坏,同时为了能够快速完成地下电力电缆发生故障时故障点在现场的精确定位,从而保证电力电网的正常可靠运行,对地下电力电缆路径检测系统的研究是非常有必要的。针对现有地下电力电缆路径检测仪的不足,结合市场和检测现场的需求,论文提出了一种基于单片机的地下电力电缆路径检测系统的研究。该系统是基于电磁感应原理,首先针对待测现场电力电缆工作状态的未知性,对运行的电力电缆在不影响正常工作的情况下直接检测工频磁场信号,对没有运行的电力电缆则检测通过发射机注入的特定频率电流产生的磁场信号。然后利用高灵敏度的三轴磁阻传感器在地面上方测得待测磁场信号的三维分量,经预处理电路和FIR数字滤波器对磁场信号进行强磁场干扰的消除和目标信号的提取。最后,通过单片机建立磁场检测模型,快速处理得到待测地下电力电缆的路径走向和埋深。同时该系统还具有GPS定位和人机交互功能,检测到的地下电力电缆地理位置信息通过Modbus通讯协议上传至PC机,以便相关工作人员对现场电力电缆路径信息进行实时记录和管理。论文首先叙述了电力电缆技术的发展和地下电力电缆路径检测仪的国内外研究现状;接下来介绍了电磁感应的基本原理以及电缆的不同排列方式等因素对辐射到地面上磁场强度的影响;然后,给出了地下电力电缆路径检测系统的结构、工作原理和模块框图,详细介绍了各个硬件电路的设计以及单片机的相关控制软件设计;最终,设计实现检测系统对地下电力电缆敷设路径、电缆埋深的检测功能。论文设计研究的地下电力电缆路径检测系统具有成本低、体积小、精度高、使用方便、操作简单的特点,在市场上具有广阔的应用前景。
【关键词】：地下电力电缆 路径检测系统 单片机
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 选题的背景及研究意义10-11
• 1.1.1 选题的背景10-11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 地下电力电缆路径检测仪国内外研究现状11-13
• 1.3 论文的研究内容和结构安排13-14
• 第二章 地下电力电缆路径检测的基本原理14-20
• 2.1 基本电磁场理论14-15
• 2.1.1 无限长通电导线产生的磁场14-15
• 2.1.2 电磁场能量的衰减15
• 2.2 电力电缆概述15-19
• 2.2.1 电力电缆的结构模型15-16
• 2.2.2 电力电缆的工频磁场特性16-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第三章 地下电力电缆路径检测系统的结构和工作原理20-26
• 3.1 地下电力电缆路径检测仪的结构20-22
• 3.1.1 发射机20-21
• 3.1.2 接收机21-22
• 3.2 地下电力电缆路径检测仪的工作原理22-25
• 3.2.1 电力电缆路径检测原理22-23
• 3.2.2 埋藏深度测量23-25
• 3.2.3 电力电缆路径地理位置的定位25
• 3.3 本章小结25-26
• 第四章 地下电力电缆路径检测系统的硬件部分设计26-47
• 4.1 系统硬件原理框图26-27
• 4.2 传感器的选择27-30
• 4.2.1 传感器种类的选择27-28
• 4.2.2 传感器型号的确定28-30
• 4.3 预处理电路设计30-38
• 4.3.1 低通滤波电路31-33
• 4.3.2 50Hz陷波电路33-35
• 4.3.3 1000Hz带通滤波电路35-37
• 4.3.4 50Hz带通滤波电路37-38
• 4.4 单片机控制电路38-42
• 4.4.1 单片机选型38-40
• 4.4.2 按键模块40
• 4.4.3 显示模块40-42
• 4.4.4 GPS接口电路42
• 4.5 系统外围电路42-45
• 4.5.1 A/D转换电路42-43
• 4.5.2 单片机外围电路43-45
• 4.5.3 串口通信电路45
• 4.6 本章小结45-47
• 第五章 地下电力电缆路径检测系统的软件部分设计47-53
• 5.1 系统主程序47-49
• 5.2 按键子程序49
• 5.3 A/D转换子程序49-50
• 5.4 串口通信子程序50-51
• 5.5 FIR数字滤波器设计51-52
• 5.6 本章小结52-53
• 第六章 仿真结果及分析53-57
• 6.1 预处理电路部分仿真结果与分析53-54
• 6.2 磁场检测模型仿真结果与分析54-55
• 6.3 FIR数字滤波器的仿真及分析55-56
• 6.4 本章小结56-57
• 总结与展望57-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-65
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文及成果65-66
• 附录B 系统原理图及PCB图66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周远翔;赵健康;刘睿;陈铮铮;张云霄;;高压/超高压电力电缆关键技术分析及展望[J];高电压技术;2014年09期

2 刘英;李文沛;曹晓珑;韩晓鹏;;隧道敷设交流电缆线路的工频磁场特性[J];电力建设;2014年08期

3 万保权;干U喸，

本文编号：561287