电缆阻抗故障动态检测系统的设计与实现
发布时间：2021-06-28 08:01
在高铁通信系统中,轨旁电子单元（Lineside Electronic Unit,LEU）设备通过电缆将列车控制中心的信息传送至应答器,是实现车地通信的重要一环。因而,实时准确的电缆故障检测是系统正常运行的可靠保障,并且可以大大减小系统的测试与维护成本。在LEU设备基础上,本文采用阻抗法设计并实现了电缆故障动态检测系统,实时监测应答器传输电缆终端的负载状态,能够有效检测出电缆开路以及短路故障状态。本文完成的工作有:1按照铁道部铁路数字信号电缆的规定,搭建了应答器传输电缆的集总参数模型,并对不同故障状态下的电缆阻抗进行分析,从理论出发,采用阻抗法实现应答器传输电缆的故障检测功能。2本文在综合比对不同的阻抗测量方法后,采用电压电流法来测量阻抗。在通过仿真分析后,采用快速傅里叶变换来动态实时地计算阻抗值。结合实际的应用需求,将阻抗计算转换为电流幅值和相位的计算。3在分析欧洲应答器SUBSET-036规范后,设计了电缆阻抗故障动态检测系统所依赖的硬件平台。完成了信号输出电路、电流采集电路、通信测试接口的设计与实现。并按照SUBSET-085的测试过程,对硬件的电气特性做了验证。4本文设计了基于...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３＊４阻抗与电缏长度变化关系图??图３－４中左图为阻抗模值与电缆长度变化关系图
？Ｕ＾＊．?Ｋ／（ｌ?／Ｋｍ?Ｍ』神．｜Ｃ?Ｉｔ?／Ｋｍ??图３＊４阻抗与电缏长度变化关系图??图３－４中左图为阻抗模值与电缆长度变化关系图。在开路状态下，模值随着??电缆长度增加而减小，而正常状态和短路状态下的阻抗模值随着电缆长度增加而??增加。在电缆长度达到２．５ＫＭ时，开路状态阻抗模值与正常状态阻抗模值交叉，??因此，单一的阻抗模值不能很好区分电缆阻抗状态。??阁３－４中右图为阻抗辐免与电缆长度变化关系图，３电缆终端短路时，阻抗??福角在〇°附近，相对稳定。，电缆状态正常时，阻抗齡角会有小幅下降，由－６°??Ｆ降到－丨２°左仏３屯缆终端开路时
??图３－８中，低通滤波器输出的Ｉ／Ｑ信号，即为电压信号在Ｘ轴与Ｙ轴上的??直流电压分量。通过采集１＾与１的直流分量，代入到式３－１２中，即可求得待测??阻抗的实部和虚部。??３．２．３反射法??反射法是根据入射信号与反射信号之间的反射系数来求解阻抗值。信号在电??缆传输过程中，遇到阻抗不匹配点时，会发生反射现象。反射波电压与入射波电??压的比值定义为反射系数ｒ：??ｒ?＝?—?（３－ｉ３）??Ｕｉ??式中，叫为反射波电压，叫为入射波电压，反射系数ｒ为复数形式。负载阻抗与??反射系数之间的关系由式３－１４给出１３６］：??ＺＬ?＝?Ｚ〇＾?（３－１４）??式中，为特性阻抗，一般为５００。反射法测试框图如图３－９所示：??入射???????１?信号????信号源一？功率分配器一？定向耦合器￣￣￣＊?ＤＵＴ????＜反射??参考?信号??信号?ｉ???？计算处理??图３－９反射法测量示意图??图３－９中，信号源发射信号通过功率分配器分为两路，一路发送给待测元件??ＤＵＴ，另一路用做入射参考信号。待测元器件的反射波可以通过定向耦合器筛选??出来，与入射信号做复数运算，可以计算出反射系数，代入到式３－１４中求解出??待测元件的阻抗值。??３．３阻抗测量方法选择??在３．２节中
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国智能高铁自动驾驶技术应用进展[J]. 李红侠. 铁道标准设计. 2019(06)
[2]基于函数幅值和线路等分法的双端故障定位研究[J]. 李澄,袁磊平,严慧,邵亮,张誉龄. 电力工程技术. 2018(04)
[3]基于时频分析的锂离子电池阻抗计算方法[J]. 张珺涵,王学远,魏学哲. 电池. 2018(01)
[4]基于改进阻抗法的单相接地故障测距仿真[J]. 张建文,周鹏,陈焕栩. 电测与仪表. 2018(03)
[5]基于极值优先过零检测法的相量测量算法[J]. 刘鹏凯,李晓明,刘振盛,穆显勇,刘英,王坤杰. 水电能源科学. 2017(10)
[6]地面电子单元LEU“C”接口监测方案设计[J]. 潘长清. 铁路通信信号工程技术. 2017(05)
[7]电力电缆故障测距综述[J]. 刘静. 通信电源技术. 2017(02)
[8]小波变换和神经网络的电路故障诊断[J]. 辛健,马力. 现代电子技术. 2017(05)
[9]电流采集式轨旁电子单元整体结构设计与浅析[J]. 刘新. 黑龙江科技信息. 2016(22)
[10]Design of area and power efficient Radix-4 DIT FFT butterfly unit using floating point fused arithmetic[J]. Prabhu E,Mangalam H,Karthick S. Journal of Central South University. 2016(07)
博士论文
[1]基于时频分析和复数域的模拟电路故障诊断研究[D]. 熊建.电子科技大学 2017
[2]基于时域反射原理的电缆测长若干关键技术研究[D]. 宋建辉.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]电力系统故障测距的研究与实现[D]. 夏建琪.扬州大学 2018
[2]基于FPGA的正弦信号相位差测量方法设计[D]. 黄付岭.浙江工业大学 2017
[3]应答器电缆故障检测系统设计与实现[D]. 王立丹.北京邮电大学 2017
[4]轨旁电子单元C接口信号传输特性的研究[D]. 王兢.北京交通大学 2013
[5]基于TMS320F2812的数据采集及电力电缆故障识别[D]. 邹会荣.西安科技大学 2008
[6]电力电缆故障诊断与监测[D]. 任艳霞.北京交通大学 2008
[7]基于FPGA的Morlet小波分析的BOTDR信号处理[D]. 黄斯阳.浙江大学 2007
本文编号：3253943
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３＊４阻抗与电缏长度变化关系图??图３－４中左图为阻抗模值与电缆长度变化关系图
？Ｕ＾＊．?Ｋ／（ｌ?／Ｋｍ?Ｍ』神．｜Ｃ?Ｉｔ?／Ｋｍ??图３＊４阻抗与电缏长度变化关系图??图３－４中左图为阻抗模值与电缆长度变化关系图。在开路状态下，模值随着??电缆长度增加而减小，而正常状态和短路状态下的阻抗模值随着电缆长度增加而??增加。在电缆长度达到２．５ＫＭ时，开路状态阻抗模值与正常状态阻抗模值交叉，??因此，单一的阻抗模值不能很好区分电缆阻抗状态。??阁３－４中右图为阻抗辐免与电缆长度变化关系图，３电缆终端短路时，阻抗??福角在〇°附近，相对稳定。，电缆状态正常时，阻抗齡角会有小幅下降，由－６°??Ｆ降到－丨２°左仏３屯缆终端开路时
??图３－８中，低通滤波器输出的Ｉ／Ｑ信号，即为电压信号在Ｘ轴与Ｙ轴上的??直流电压分量。通过采集１＾与１的直流分量，代入到式３－１２中，即可求得待测??阻抗的实部和虚部。??３．２．３反射法??反射法是根据入射信号与反射信号之间的反射系数来求解阻抗值。信号在电??缆传输过程中，遇到阻抗不匹配点时，会发生反射现象。反射波电压与入射波电??压的比值定义为反射系数ｒ：??ｒ?＝?—?（３－ｉ３）??Ｕｉ??式中，叫为反射波电压，叫为入射波电压，反射系数ｒ为复数形式。负载阻抗与??反射系数之间的关系由式３－１４给出１３６］：??ＺＬ?＝?Ｚ〇＾?（３－１４）??式中，为特性阻抗，一般为５００。反射法测试框图如图３－９所示：??入射???????１?信号????信号源一？功率分配器一？定向耦合器￣￣￣＊?ＤＵＴ????＜反射??参考?信号??信号?ｉ???？计算处理??图３－９反射法测量示意图??图３－９中，信号源发射信号通过功率分配器分为两路，一路发送给待测元件??ＤＵＴ，另一路用做入射参考信号。待测元器件的反射波可以通过定向耦合器筛选??出来，与入射信号做复数运算，可以计算出反射系数，代入到式３－１４中求解出??待测元件的阻抗值。??３．３阻抗测量方法选择??在３．２节中
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国智能高铁自动驾驶技术应用进展[J]. 李红侠. 铁道标准设计. 2019(06)
[2]基于函数幅值和线路等分法的双端故障定位研究[J]. 李澄,袁磊平,严慧,邵亮,张誉龄. 电力工程技术. 2018(04)
[3]基于时频分析的锂离子电池阻抗计算方法[J]. 张珺涵,王学远,魏学哲. 电池. 2018(01)
[4]基于改进阻抗法的单相接地故障测距仿真[J]. 张建文,周鹏,陈焕栩. 电测与仪表. 2018(03)
[5]基于极值优先过零检测法的相量测量算法[J]. 刘鹏凯,李晓明,刘振盛,穆显勇,刘英,王坤杰. 水电能源科学. 2017(10)
[6]地面电子单元LEU“C”接口监测方案设计[J]. 潘长清. 铁路通信信号工程技术. 2017(05)
[7]电力电缆故障测距综述[J]. 刘静. 通信电源技术. 2017(02)
[8]小波变换和神经网络的电路故障诊断[J]. 辛健,马力. 现代电子技术. 2017(05)
[9]电流采集式轨旁电子单元整体结构设计与浅析[J]. 刘新. 黑龙江科技信息. 2016(22)
[10]Design of area and power efficient Radix-4 DIT FFT butterfly unit using floating point fused arithmetic[J]. Prabhu E,Mangalam H,Karthick S. Journal of Central South University. 2016(07)
博士论文
[1]基于时频分析和复数域的模拟电路故障诊断研究[D]. 熊建.电子科技大学 2017
[2]基于时域反射原理的电缆测长若干关键技术研究[D]. 宋建辉.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]电力系统故障测距的研究与实现[D]. 夏建琪.扬州大学 2018
[2]基于FPGA的正弦信号相位差测量方法设计[D]. 黄付岭.浙江工业大学 2017
[3]应答器电缆故障检测系统设计与实现[D]. 王立丹.北京邮电大学 2017
[4]轨旁电子单元C接口信号传输特性的研究[D]. 王兢.北京交通大学 2013
[5]基于TMS320F2812的数据采集及电力电缆故障识别[D]. 邹会荣.西安科技大学 2008
[6]电力电缆故障诊断与监测[D]. 任艳霞.北京交通大学 2008
[7]基于FPGA的Morlet小波分析的BOTDR信号处理[D]. 黄斯阳.浙江大学 2007
本文编号：3253943
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