基于FDTD的煤矿井下信号线电磁干扰研究

发布时间：2017-05-30 15:11

  本文关键词：基于FDTD的煤矿井下信号线电磁干扰研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文针对煤矿下信号线电磁干扰严重,经常发生误报、漏报问题,对信号线的电磁干扰进行仿真与计算,主要研究内容如下：首先针对煤矿电力线、信号线铺设的实际情况,建立数学模型—多导体传输线模型,推导得到多导体传输线电报方程,采用时域有限差分法(FDTD)求解该方程,从而得到信号线上各个时间和空间的干扰电压及电流。然后针对煤矿电缆终端负载不同情况,研究了传输线终端开路、短路、接非线性负载时对信号线干扰电压的影响；还研究了煤矿电缆架设不同情况下,传输线长度、两线距离、信号线离地距离的影响。其次针对煤矿信号线为编织型屏蔽电缆,建立内外系统多导体传输线模型,通过编织层转移阻抗获得分布电压源,从而连接内外系统,再用FDTD求解传输线系统电报方程,从而得到芯线上干扰电压。最后,由于编织层结构参数决定转移阻抗,从而影响屏蔽效果,因此分别就描述编织层结构的五个一次参数计算转移阻抗进行量纲分析和无量纲化,发现转移阻抗仅由两个无量纲参数编织角和覆盖率决定,研究了编织角和覆盖率对屏蔽效果的影响。本文充分考虑信号线的编织层屏蔽情况,采用煤矿典型的电缆型号及干扰信号,对信号线的干扰情况进行计算和仿真,为井下安全监控、降低事故发生率提供参考依据。
【关键词】：多导体传输线 煤矿 编织型信号线 时域有限差分法 数值计算 电磁干扰
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD65;O441.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-19
• 1.1 课题背景11-13
• 1.1.1 电磁干扰的含义11-12
• 1.1.2 煤矿井下电磁干扰问题12-13
• 1.2 课题研究意义13-14
• 1.3 国内外研究概况14-17
• 1.3.1 国外研究现状14-15
• 1.3.2 国内研究现状15-17
• 1.4 本文所做的主要工作17-19
• 2 基于FDTD的多导体传输线电磁干扰仿真19-57
• 2.1 多导体传输线理论19-29
• 2.1.1 单位长度参数定义20-22
• 2.1.2 多导体传输线电报方程22-28
• 2.1.3 多导体传输线单位长度参数矩阵计算28-29
• 2.2 时域有限差分法基本原理29-31
• 2.3 FDTD算法求解多导体传输线电报方程31-50
• 2.3.1 FDTD算法求解平行多导体传输线方程31-44
• 2.3.2 FDTD算法求解不平行多导体传输线方程44-50
• 2.4 不同条件下传输线电磁干扰情况比较50-54
• 2.4.1 传输线长度不同50-51
• 2.4.2 电力线与信号线之间距离不同51-52
• 2.4.3 信号线离地高度不同52-53
• 2.4.4 信号线端口负载不同53-54
• 2.5 本章小结54-57
• 3 煤矿编织型电缆结构参数选取57-65
• 3.1 煤矿供电系统及通信系统简介58-59
• 3.2 井下电缆铺设59-60
• 3.3 井下信号线与电力线参数选取60-63
• 3.3.1 电力线规格60-61
• 3.3.2 信号线规格61-63
• 3.4 计算所用其他参数63-64
• 3.5 本章小结64-65
• 4 编织型屏蔽电缆电磁干扰仿真65-79
• 4.1 编织型电缆电磁干扰计算65-71
• 4.1.1 编织层转移阻抗计算65-68
• 4.1.2 屏蔽电缆传输线模型68-71
• 4.2 电力线浪涌电压对信号线屏蔽电缆电磁干扰仿真71-74
• 4.2.1 电力线浪涌电压的产生71-72
• 4.2.2 典型浪涌信号的选取72
• 4.2.3 电力线浪涌电压对信号线电磁干扰仿真计算72-74
• 4.3 电力线波动电压对信号线屏蔽电缆电磁干扰仿真74-76
• 4.3.1 电力线波动电压的产生74
• 4.3.2 典型波动信号的选取74-75
• 4.3.3 电力线波动电压对信号线电磁干扰仿真计算75-76
• 4.4 外界电场对信号线屏蔽电缆电磁干扰仿真76-77
• 4.4.1 外界电场的产生76
• 4.4.2 典型电场信号的选取76
• 4.4.3 外界电场对信号线电磁干扰仿真计算76-77
• 4.5 本章小结77-79
• 5 编织层屏蔽效果影响因素研究79-85
• 5.1 量纲分析和无量纲化的介绍79-80
• 5.2 量纲分析的基础—π定理80
• 5.3 编织层屏蔽效果的影响因素80-83
• 5.4 本章小结83-85
• 6 总结与展望85-87
• 6.1 结论85
• 6.2 展望85-87
• 参考文献87-89
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果89-93
• 学位论文数据集93

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1 王鹤晓;基于FDTD的煤矿井下信号线电磁干扰研究[D];北京交通大学;2016年

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