电力电缆分布式光纤测温系统设计及载流量分析
发布时间：2022-08-08 14:34
随着电力网络的高速发展,电力电缆由于其独特的优势,得到了广泛的应用。电力电缆温度既反映了电缆的运行状况,也决定了电缆电流的传输能力,对电力电缆温度的监测具有重大的意义。分布式光纤测温技术具有良好的电绝缘性,不易受酸碱腐蚀、强抗电磁干扰能力等优点,十分适用于电力电缆温度监测系统。因此,本文设计了一种电力电缆分布式光纤测温系统。基于分布式光纤测温的传感特性,分析介绍了光纤拉曼散射测温原理和光时域反射原理,并对分布式光纤测温的传统温度解调方法进行了详细的说明。依据分布式光纤测温测得的电缆外皮温度,利用电力电缆温度场的特性和电缆的热路模型,建立了电缆导体温度计算模型,实现对电缆导体温度与载流量的计算。结合光纤测温传感特性和建立的电缆导体温度计算模型设计了一种电力电缆分布式光纤测温系统,对主要的组成器件选型和关键性能指标进行了分析说明。为了得到更加精准的温度测量结果,弥补传统温度解调方法测量误差较大、测温精度较低等不足,利用Monte-Carlo法建立DTS传感模型,利用自适应惯性权重的PSO算法对建立的DTS传感模型进行参数辨识。搭建了相应的分布式光纤测温系统实验平台,对建立的DTS传感模型进...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 电力电缆分布式光纤测温系统的研究与发展现状
1.3 本文研究的主要内容
第2章 电力电缆分布式光纤测温系统原理及设计
2.1 分布式光纤测温原理
2.1.1 基于拉曼散射的测温原理
2.1.2 拉曼散射测温的温度解调原理
2.1.3 光时域反射原理
2.2 电力电缆导体温度和载流量的计算
2.2.1 电缆结构
2.2.2 温度场热量传递方式
2.2.3 电缆的热路模型
2.2.4 电缆导体温度计算模型的建立及载流量的计算
2.3 电力电缆分布式光纤测温系统的设计
2.3.1 系统的结构组成
2.3.2 系统的主要器件选型
2.3.3 系统的关键性能指标
2.4 本章小结
第3章 电力电缆分布式光纤测温系统的传感模型建立及参数辨识
3.1 基于Monte-Carlo法的温度解调传感模型的建立
3.2 DTS传感模型的参数辨识与优化
3.2.1 DTS传感模型参数辨识原理
3.2.2 适应度函数的选取
3.2.3 PSO算法的改进
3.2.4 自适应惯性权重PSO算法参数影响的分析
3.2.5 自适应惯性权重PSO算法辨识结果
3.3 本章小结
第4章 电力电缆分布式光纤测温系统的实验与仿真分析
4.1 分布式光纤测温系统的实验内容与仿真分析
4.1.1 实验平台的搭建
4.1.2 DTS传感模型的实验误差分析
4.1.3 DTS空间分辨率准确性实验分析
4.1.4 DTS传感模型温度监测实验分析
4.2 电缆导体温度计算模型的有限元仿真验证
4.2.1 电缆温度场的控制方程
4.2.2 边界条件
4.2.3 电缆温度场有限元模型的建立
4.2.4 电缆导体温度计算模型的有限元仿真验证
4.3 地下电缆载流量的影响因素分析
4.3.1 土壤温度
4.3.2 土壤热阻系数
4.3.3 空气温度
4.3.4 电缆埋设深度
4.3.5 电缆敷设间距
4.3.6 提高地下直埋电缆载流量的建议
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于累加平均的分布式光纤拉曼测温系统[J]. 陈瑞麟,万生鹏,贾鹏,唐晨飞. 应用光学. 2018(04)
[2]计算电缆导体暂态温度的粒子群优化的BP神经网络新方法[J]. 吴炬卓,肖笛,牛海清. 电器与能效管理技术. 2018(03)
[3]基于拉曼散射的分布式光纤直流电缆测温系统[J]. 葛鸿翔,单鸿涛,马强,张艳杰. 电子科技. 2017(12)
[4]基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的研究与实现[J]. 杨洋. 电子技术应用. 2017(12)
[5]粒子群算法的改进及其在优化函数中的应用[J]. 马发民,张林,王锦彪. 计算机与数字工程. 2017(07)
[6]分布式拉曼光纤传感技术的研究进展[J]. 徐朝,严加义,毛天奇,曾宪武,李桂顺,李伟. 功能材料与器件学报. 2017(01)
[7]基于有限元法对分布式光纤电力电缆载流量的分析计算[J]. 马跃,吴文克,李智,杨晓强. 陕西电力. 2017(06)
[8]一种惯性权重自适应的粒子群优化算法[J]. 罗华. 电子科技. 2017(03)
[9]带温度补偿的分布式光纤温度传感系统设计[J]. 黄俊,段刘蕊,景霞,文溢,赵振刚,李川. 光学技术. 2017(02)
[10]光纤测温系统实时性及分辨率优化与应用[J]. 沈小青,杨洋,王志虎,丁风海,邱斌,叶玲玲. 半导体光电. 2017(01)
博士论文
[1]分布式光纤拉曼温度传感系统信号处理及性能提升[D]. 王宗良.山东大学 2015
硕士论文
[1]电力电缆分布式光纤在线测温系统的研究[D]. 张昊阳.燕山大学 2019
[2]土壤直埋电力电缆实时动态载流量评估系统设计[D]. 王宇翔.河北科技大学 2017
[3]基于拉曼散射的光纤测温系统的改进与优化[D]. 艾幕.大连海事大学 2017
[4]基于磁流体的电流传感系统的建模与优化[D]. 郝宇.燕山大学 2017
[5]电力电缆的温度场和载流量研究[D]. 杜冰冰.郑州大学 2016
[6]电力电缆温度场仿真及在线监测系统研究[D]. 焦阳.重庆大学 2016
[7]分布式拉曼光纤温度传感系统性能提升方法研究[D]. 江海峰.合肥工业大学 2016
[8]基于光纤测温的配电电缆运行监测及其载流能力预测[D]. 庄小亮.华南理工大学 2015
[9]电力电缆载流量与温度场计算软件设计[D]. 刘畅.浙江大学 2015
[10]基于Monte Carlo方法的磁流体微观结构建模及光学特性分析[D]. 孙红娟.东北大学 2013
本文编号：3671688
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 电力电缆分布式光纤测温系统的研究与发展现状
1.3 本文研究的主要内容
第2章 电力电缆分布式光纤测温系统原理及设计
2.1 分布式光纤测温原理
2.1.1 基于拉曼散射的测温原理
2.1.2 拉曼散射测温的温度解调原理
2.1.3 光时域反射原理
2.2 电力电缆导体温度和载流量的计算
2.2.1 电缆结构
2.2.2 温度场热量传递方式
2.2.3 电缆的热路模型
2.2.4 电缆导体温度计算模型的建立及载流量的计算
2.3 电力电缆分布式光纤测温系统的设计
2.3.1 系统的结构组成
2.3.2 系统的主要器件选型
2.3.3 系统的关键性能指标
2.4 本章小结
第3章 电力电缆分布式光纤测温系统的传感模型建立及参数辨识
3.1 基于Monte-Carlo法的温度解调传感模型的建立
3.2 DTS传感模型的参数辨识与优化
3.2.1 DTS传感模型参数辨识原理
3.2.2 适应度函数的选取
3.2.3 PSO算法的改进
3.2.4 自适应惯性权重PSO算法参数影响的分析
3.2.5 自适应惯性权重PSO算法辨识结果
3.3 本章小结
第4章 电力电缆分布式光纤测温系统的实验与仿真分析
4.1 分布式光纤测温系统的实验内容与仿真分析
4.1.1 实验平台的搭建
4.1.2 DTS传感模型的实验误差分析
4.1.3 DTS空间分辨率准确性实验分析
4.1.4 DTS传感模型温度监测实验分析
4.2 电缆导体温度计算模型的有限元仿真验证
4.2.1 电缆温度场的控制方程
4.2.2 边界条件
4.2.3 电缆温度场有限元模型的建立
4.2.4 电缆导体温度计算模型的有限元仿真验证
4.3 地下电缆载流量的影响因素分析
4.3.1 土壤温度
4.3.2 土壤热阻系数
4.3.3 空气温度
4.3.4 电缆埋设深度
4.3.5 电缆敷设间距
4.3.6 提高地下直埋电缆载流量的建议
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于累加平均的分布式光纤拉曼测温系统[J]. 陈瑞麟,万生鹏,贾鹏,唐晨飞. 应用光学. 2018(04)
[2]计算电缆导体暂态温度的粒子群优化的BP神经网络新方法[J]. 吴炬卓,肖笛,牛海清. 电器与能效管理技术. 2018(03)
[3]基于拉曼散射的分布式光纤直流电缆测温系统[J]. 葛鸿翔,单鸿涛,马强,张艳杰. 电子科技. 2017(12)
[4]基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的研究与实现[J]. 杨洋. 电子技术应用. 2017(12)
[5]粒子群算法的改进及其在优化函数中的应用[J]. 马发民,张林,王锦彪. 计算机与数字工程. 2017(07)
[6]分布式拉曼光纤传感技术的研究进展[J]. 徐朝,严加义,毛天奇,曾宪武,李桂顺,李伟. 功能材料与器件学报. 2017(01)
[7]基于有限元法对分布式光纤电力电缆载流量的分析计算[J]. 马跃,吴文克,李智,杨晓强. 陕西电力. 2017(06)
[8]一种惯性权重自适应的粒子群优化算法[J]. 罗华. 电子科技. 2017(03)
[9]带温度补偿的分布式光纤温度传感系统设计[J]. 黄俊,段刘蕊,景霞,文溢,赵振刚,李川. 光学技术. 2017(02)
[10]光纤测温系统实时性及分辨率优化与应用[J]. 沈小青,杨洋,王志虎,丁风海,邱斌,叶玲玲. 半导体光电. 2017(01)
博士论文
[1]分布式光纤拉曼温度传感系统信号处理及性能提升[D]. 王宗良.山东大学 2015
硕士论文
[1]电力电缆分布式光纤在线测温系统的研究[D]. 张昊阳.燕山大学 2019
[2]土壤直埋电力电缆实时动态载流量评估系统设计[D]. 王宇翔.河北科技大学 2017
[3]基于拉曼散射的光纤测温系统的改进与优化[D]. 艾幕.大连海事大学 2017
[4]基于磁流体的电流传感系统的建模与优化[D]. 郝宇.燕山大学 2017
[5]电力电缆的温度场和载流量研究[D]. 杜冰冰.郑州大学 2016
[6]电力电缆温度场仿真及在线监测系统研究[D]. 焦阳.重庆大学 2016
[7]分布式拉曼光纤温度传感系统性能提升方法研究[D]. 江海峰.合肥工业大学 2016
[8]基于光纤测温的配电电缆运行监测及其载流能力预测[D]. 庄小亮.华南理工大学 2015
[9]电力电缆载流量与温度场计算软件设计[D]. 刘畅.浙江大学 2015
[10]基于Monte Carlo方法的磁流体微观结构建模及光学特性分析[D]. 孙红娟.东北大学 2013
本文编号：3671688
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/3671688.html
