煤矿高压电缆在线绝缘监测系统研究

发布时间：2017-07-31 11:10

  本文关键词：煤矿高压电缆在线绝缘监测系统研究

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【摘要】：与其他类型电缆相比,XLPE电力电缆具有更好的电气和耐热性能,不会有因为漏油而引起火灾和爆炸的可能性,这些优良特性都十分符合煤矿供电网络,特别是井下供电特殊环境条件的要求,因此XLPE电力电缆在国内的煤矿电力系统中得到了广泛的应用。但由于井下巷道潮湿多水的工作环境,或由于对井下供电电缆线路平时维护少、更换不及时等原因,使得XLPE电力电缆的绝缘状态逐渐下降,从而导致煤矿井下动力电缆故障时有发生,给安全生产带来不利影响。针对以上问题,本文采用局部放电检测原理对电缆的绝缘状态进行在线监测,以降低电缆故障发生的可能性,研究工作主要包括以下四部分:一、通过对煤矿高压电缆应用环境的综合分析和考虑,选择了一种适用于井下电缆绝缘状态在线监测的方法,此方法通过现场采集电缆的局部放电信号,经过光电转换后将其送往工控机,工控机对其进行小波阀值去噪后提取其特征值,最后经过查表对比发出不同级别的预警信息和检修意见,从而达到实时监测电缆绝缘状态和预警的目的。二、为保证监测系统能够提取到电缆的局部放电脉冲信号,对其在电缆中的传播特性进行了理论分析和仿真研究,证明了其衰减规律,同时也对基于信号反射特性的绝缘下降点位置预判方法进行了一定的研究,为进一步系统的研制提供了理论基础。三、针对电缆局部放电信号微弱、容易被井下电磁噪声所干扰的问题,设计了一种基于小波分析的阀值去噪方法。通过仿真分析表明,采用此方法对噪声干扰后的局放信号进行处理能够取得良好的效果,但为了确保在实际应用中的有效性,同时也对现场采集的局放信号进行了处理,结果证实了此方法的可行性。四、通过对硬件和软件的设计,制作出煤矿高压电缆绝缘监测系统的装置实物,并在实验室进行了初步试验,验证了装置的实用性,最后在煤矿现场试验中也达到了预期的要求。
【关键词】：煤矿高压电缆 局部放电 小波去噪 绝缘监测 绝缘预警
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD61
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 电缆绝缘监测国内外研究状况11-16
• 1.3 煤矿高压电缆绝缘监测方法的选择16-17
• 1.4 本文的研究内容17-18
• 2 XLPE电缆局部放电及其传播特性的研究18-36
• 2.1 电缆局部放电原理18-20
• 2.1.1 电缆的击穿过程18-19
• 2.1.2 局部放电过程的理论分析19-20
• 2.2 局放信号检测方法的研究20-24
• 2.3 局放信号的传播特性研究24-26
• 2.3.1 信号在电缆中的衰减特性研究24-25
• 2.3.2 局放信号的反射和透射现象25-26
• 2.4 局放信号传播特性的仿真分析26-34
• 2.4.1 电缆模型的建立26-27
• 2.4.2 局放脉冲模型的建立27-28
• 2.4.3 MATLAB仿真与结果分析28-34
• 2.5 本章小结34-36
• 3 小波分析在局放信号去噪中的应用研究36-48
• 3.1 小波分析的基本思想36-38
• 3.2 小波在局放信号去噪的应用38-41
• 3.2.1 小波去噪的方法38-39
• 3.2.2 阀值函数的选取39-40
• 3.2.3 阀值作用方法的选取40-41
• 3.3 局放脉冲信号的模型41-42
• 3.4 小波去噪的仿真和实验研究42-47
• 3.5 本章小结47-48
• 4 煤矿高压电缆在线绝缘监测系统的硬件设计48-62
• 4.1 硬件系统的设计原则48
• 4.2 硬件系统的总体构造48-49
• 4.3 现场数据采集模块49-57
• 4.3.1 高频电流传感器50-51
• 4.3.2 信号调理电路51-52
• 4.3.3 模数转换电路52-53
• 4.3.4 光纤通讯模块53-55
• 4.3.5 FPGA最小系统设计55-57
• 4.4 数据传输模块57-61
• 4.4.1 电源电路58-59
• 4.4.2 时钟信号与复位电路设计59-60
• 4.4.3 JTAG电路60
• 4.4.4 串口通信电路60-61
• 4.4.5 外扩存储器61
• 4.5 本章小结61-62
• 5 煤矿高压电缆在线绝缘监测系统的软件设计62-66
• 5.1 上位机绝缘监测的功能62-63
• 5.2 预警方案的软件设计63-64
• 5.3 监测系统的数据库设计64
• 5.4 绝缘监控界面软件64-65
• 5.5 本章小结65-66
• 6 煤矿高压电缆局部放电监测装置的试验研究66-74
• 6.1 实验室初步试验66-67
• 6.2 现场试验67-72
• 6.3 本章小结72-74
• 7 总结与展望74-76
• 参考文献76-80
• 个人简历80-82
• 学位论文数据集82

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