电力电缆-文献订阅-三峡大学图书馆

李哲涵

重庆理工大学

摘要： 在时代的快速发展下,电力成为人类生存发展的重要组成部分,电力安全性也引起各个国家的广泛关注。电力传输使用的主要设备为电力电缆,电缆的可靠性对电力系统总体稳定性产生决定性影响。如今全球应用范围最广的一种电力电缆材料为交联聚乙烯,而电缆绝缘材料在使用过程中的老化程度直接决定电缆使用年限,电缆绝缘老化期间,温度作为一项主要因素直接决定老化速度。电力电缆上的一项基本参数为载流量,若载流量较高会造成电缆出现过载问题,升高电缆温度,加快老化速度。过高的电缆温度表示电缆有故障或者负荷较大,直接威胁电缆电能的稳定传递。由此可见,假如掌握电缆运行的实时温度,则可以保证电缆系统运行过程更可靠、安全。本文针对单芯交联聚乙烯电缆进行研究,先介绍了交联聚乙烯电缆的结构和组成,了解了电缆发热及传热的原理,利用传热学理论深入分析单芯电缆温度场,采用有限元软件仿真计算电缆温度场,得到稳态下电缆径向的温度场分布,研究了在不同的载流量、接触电阻、环境温度、绝缘材料条件下对电缆温度场的影响,即可获得电缆温度在各种条件下的分布曲线,利用仿真技术掌握电缆缆芯和外表皮温度呈现一个线性相关的趋势,为之后的反演计算打下了基础。随后针对电缆缆芯温度无法直接求取这一现实问题,据电缆温度场分布规律,建立了电缆本体的暂态热路模型并进行简化等效,提出了一种基于热阻和热容参数的电缆缆芯暂态热路模型和运算电路,对该电路暂态热路模型计算公式分析,通过合理选择一个最佳的监测温度点,使得温度监测点时间常数约等于电缆缆芯温度时间常数,得出了一种简单可行的,利用反演系数监测预测缆芯温度的电缆缆芯温度反演算法。为验证仿真及反演算法的准确性和有效性,设计并搭建了一套电缆温升试验平台,分析了电缆表面温度的检测方法,随后进行了电缆温度分布试验研究,通过对比试验单芯电缆稳态温度和仿真模型得到温度,其误差在允许范围,试验验证了仿真计算的正确性。同时利用得到缆芯温度和外表面温度的试验值与环境温度的差值,合理选用温度监测点,代入反演算法计算缆芯温度,得出反演算法即适用于稳态也适用于暂态这一结论,验证了反演算法的正确性和有效性。

基于双频调制的电力电缆带电识别系统研究

孙锦林

西安电子科技大学

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关键词： 带电电缆识别双频调制罗氏线圈分裂基FFT

摘要： 随着城市化进程的加快,作为电力网络重要组成部分的电力电缆应用越来越广泛。目前电力电网多采用地下电缆传输电能,在对地下电缆作日常巡检或故障抢修时,从多根带电运行电缆中识别出目标电缆是电缆工程中一项非常重要的工作。一旦辨识电缆出错将造成巨大经济损失,严重的会导致人身伤害。为保证带电电缆识别的准确性、高效性和安全性,针对现有检测系统因识别方式单一、发射功率小以及信噪改善比低导致的测量误差大、性能不稳定等问题,本文深入研究了基于双频调制信号的电力电缆带电识别关键技术,设计了电力电缆带电识别系统,实现了对电力电缆的带电识别功能。本文首先阐述了电力电缆带电识别技术的国内外发展现状,研究了针对电力电缆带电识别系统中的弱磁场信号检测技术。根据信号在电缆铠装层的传输特性建立了电缆铠装信号传输模型。为提高罗氏线圈的检测精度,研究了针对铠装层电流信号的罗氏线圈测量机理,深入分析了在设计与测量过程中的干扰因素对罗氏线圈检测精度的影响,并进行了仿真。其次研究了电力电缆带电识别系统信号处理算法以及相位识别技术。为解决信号采集时信噪比低导致的测量误差大的问题,研究了同步累积与小波阈值去噪相结合的算法,并在MATLAB中进行了仿真。针对嵌入式应用中使用传统FFT求单一频率信号幅值与相位时算法复杂度高的问题,引入了分裂基FFT求双频调制信号幅值与相位的算法并对其进行了优化,大幅减少运算量,降低算法时间与空间复杂度。通过对双频调制信号相位技术的研究总结出相位极性识别的判据。然后设计了基于ARM平台的发射端和接收端软硬件系统。针对现有检测系统发射功率小以及效率低等问题,设计了DDS信号发生模块和D类功放模块,输出大功率双频调制信号,D类功放后级采用OCL电路,电源模块DC24V转DC±40V电路分别采用最新开关电源升压技术BOOST与CUK变换器原理设计实现,并在TINA-TI软件进行了仿真分析。为保证接收端对双频调制信号检测时不产生相位失真,根据罗氏线圈的积分特性设计了复合式罗氏线圈积分器,在SIMULINK中进行了仿真验证。利用ADI软件设计了贝塞尔带通滤波器对信号进行滤波放大。ARM微控制器内部16位ADC对信号进行AD转换,应用上述同步累积与小波阈值去噪相结合的算法处理提高信噪比,经过优化后的FFT算法求出信号幅值与相位,根据双频调制信号相位识别判据识别目标电缆。最后通过样机实验验证,本文研究的电力电缆带电识别关键技术符合实际应用,设计的由信号发射端和接收端组成的电力电缆带电识别系统满足功能设计要求,可以准确、快速地在多根运行电缆中识别出目标电缆。

电力电缆及附件的缺陷分析与识别方法研究

张玉

山东大学

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关键词： XLPE电力电缆及附件局部放电检测波形检测图谱

摘要： 作为广泛应用的电缆线路类别,交联聚乙烯高压电缆(Cross-linked PolyEthylene,XLPE)及其附件的安全、稳定运行是影响电网安全的重要因素之一。XLPE的局部放电会造成局部电介质的损坏,当其为有机电介质时,局部放电将会造成更为严重的影响。此外,局部放电还将直接影响其绝缘状态,局部放电长期存在会给绝缘装置电气强度造成影响。所以,对电缆绝缘水平进行监测,准确识别电缆缺陷,并及时诊断缺陷可能导致的故障情况,对提升电网可靠性及供电质量具有重要的现实意义。对此,本文针对XLPE绝缘局部放电特性,开展XLPE及其附件缺陷的识别研究,具体研究工作包括以下三点:(1)对XLPE电力电缆及电缆附件的典型缺陷进行了模拟仿真分析。首先,介绍并构造了典型的XLPE电力电缆及附件的缺陷,并记录了缺陷类型及尺寸。然后,对其缺陷原因进行分析,阐述了缺陷对电缆运行安全的影响。最后,分析了电缆局部放电形成条件及缺陷造成局部放电机理,进行了缺陷电缆放电检测,说明了不同缺陷对电缆运行的影响。(2)提出了基于图的半监督学习方法对XLPE电缆及附件的局部放电信号进行样本空间优化及识别方法。首先,对波形特征和等效时频特征进行分析,整理并分析了四种典型放电类型的脉冲在时频图中的特性分布;再者,考虑通过基于时域分析,提取了多尺度线调频特征放电脉冲,并构造了样本空间;最后,基于图的半监督学习方法进行局部放电识别,并对样本进行相似性判断,通过仿真验证,表明所提识别方法的有效性。(3)结合实际电缆运行中的缺陷情况,对所提的缺陷识别方法进行现场测试分析。首先,介绍了现场测试中的电缆检测流程及布线方法;然后,依据前文中提到的电缆缺陷情况,针对电缆局部、内部及本体缺陷依次进行电缆检测,并采用所提缺陷识别方法对检测结果进行识别,最终通过与测试电缆剖解结果的比对,验证了所提识别方法的正确性及可靠性。

电力电缆井智能管控系统的研究

阮宇凡

安徽理工大学

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关键词： 电缆井管控智能井盖实时监测故障报警

摘要： 近几年来,城市化的进程不断加快,城市的发展对能源需求不断的增大,与此同时也出现了城市的发展和电力基础设施建设的矛盾,城市的发展需要更多的电力,但是城市的建设空间有限,传统方式的变电站难以输送到城市,利用城市的地下空间建设电力设备和能源基础设施来解决当前的矛盾是一种有效地途径。电缆井是电力系统中的重要一环,但目前存在井内信息检测不完善、系统报警不及时、通信干扰大、人员管理混乱等多个问题。研究电缆井管控系统的管控策略,实现人员和设备的智能管控,这对电缆井的日常维护、维修以及资产管理十分必要,保证电缆管道的顺利稳定运行,减少运行的成本,有效避免故障的发生。本文首先根据电缆井的管控需求,设计了一种智能电缆井管控系统,系统主要由井盖设备、手机APP以及管控中心三大部分组成。可以实现城市电缆井实时监控和管理,并提供电缆井的故障指示、定位、维修时间和人员等的管控。然后对井盖设备的硬件进行了详细的设计,主要包含控制器、传感器、远程通信模块、蓝牙通信模块、驱动模块、电源模块、时钟模块以及存储模块等。论文给出详细的电路原理图和功能描述。其次设计了井盖设备的软件,给出了软件整体流程图。程序按照功能采用独立模块设计方法,使每个模块能够单独工作。设计了详细的符合电网通信标准的通讯协议,实现井盖设备与管控中心及APP的数据通信。使用IAR平台实现了完整的井盖设备的程序设计。再次设计了智能电缆井的管控平台,以及APP管理软件。管控平台实现了人员的管控和设备的管控的划分,实现了对井盖设备的区域化管理,以及人员的层级化管理。APP管理软件实现了人员的进出电缆井和操作设备的权限管理,可添加或删除设备、设置和修改设备参数、展示各类数据信息以及设备发现异常时的处理等。论文最后进行了整个系统的样机和现场实验的测试,测试结果表明本次论文所开发的智能电缆井管控系统的各项指标满足国家电网对电缆井的管控要求,对提升电缆井的智能化管理有着非常积极的作用。图[97]表[1]参[92]

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基于频域反射的电力电缆整体绝缘和缺陷分析

饶显杰

四川大学

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关键词： 电力电缆频域反射法整体绝缘性能评估绝缘缺陷分析时域脉冲

摘要： 随着城市化进程的加剧,作为电能输送的主要载体,交联聚乙烯(XLPE)电力电缆的使用量逐年攀升。XLPE电力电缆会在长期服役和人为因素的作用下产生缺陷或故障,如果任其发展,将会造成严重的停电事故,因此及时发现并找出电缆中绝缘缺陷对于保证电力系统的稳定运行有着重大意义。由于我国电缆的敷设时间较晚,绝缘缺陷的定位问题没有引起足够的重视,现有的绝缘缺陷定位技术难以精准定位电缆中绝缘缺陷和分析绝缘缺陷的情况。因此,研究电缆中绝缘缺陷的定位和分析技术很有必要。频域反射技术对绝缘缺陷有着优异的探测能力,因此近年来引起了广大学者的兴趣,但是现有的频域反射技术仅能粗略定位电缆中绝缘缺陷,无法分析绝缘缺陷的情况。同时现有的频域反射技术无法和时域反射技术、时频域反射技术形成统一,所以无法借助其余反射技术的优点对绝缘缺陷开展深度分析。因此本文提出基于频域反射的电缆整体绝缘评估和缺陷分析方法,以丰富现有的频域反射技术。本文的具体研究内容如下:(1)对频域反射技术的原理进行了分析,研究了频域反射曲线的转化原理,对原有的转化技术进行了改进,解决了原有技术中存在的参数难以设定和计算效率低下的问题。(2)提出了一种基于频域反射的电缆整体绝缘性能评估方法,该方法利用频域反射曲线中电缆末端反射波峰的向右偏移量来表征电缆的整体老化程度,电缆末端反射波峰的向右偏移量越大,说明电缆的整体老化较严重,并且该灵敏度随着电缆长度的增加而增加。通过仿真和实测说明了本文所提基于频域反射的电缆整体绝缘性能评估方法的可行性和有效性。(3)借助频域反射曲线对绝缘缺陷的较强识别能力,提出了一种频域反射曲线中判断反射波峰极性的方法,该方法通过修正频域反射曲线中各反射波峰的初始相角得到各反射波峰的极性,进而可以对绝缘缺陷的阻抗变换情况做出分析。同样通过仿真和实测说明了频域反射曲线中判断反射波峰极性方案的可行性和有效性。(4)为了实现对绝缘缺陷时域反射脉冲特征的分析,本文提出了基于频域反射的时域脉冲转化方案和时域振荡脉冲转化方案。时域脉冲有着波形清晰和时域特征明显的特点,易于开展绝缘缺陷分析,但是时域脉冲转化方案存在的基线波动使得长电缆系统的时域脉冲波形中噪声较大;虽然时域振荡脉冲的波形分析较为复杂,但是不存在基线波动的特点,更加适合于长电缆系统。另一方面,时域脉冲转化方案和时域振荡脉冲转化方案使频域反射技术、时域反射技术和时频域反射技术实现了统一,可以结合3种方法各自的优点实现绝缘缺陷的深度分析。

电线电缆及端子

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基于改进时频域反射电缆缺陷定位方法的研究

梁艋

辽宁工程技术大学

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关键词： 电力电缆缺陷定位时频域反射技术改进S变换定位图谱

摘要： 电力电缆是电能传输的重要设备,保证电力电缆的安全工作对于维持电网的稳定运行具有重大意义。研究一种可以及时发现并精准定位电缆中微弱缺陷,同时不会损害电缆绝缘的方法具有重大的工程价值。国内外学者提出了一种时频域反射(time frequency domain reflectometry,TFDR)技术用于定位电缆缺陷,为电缆的微弱缺陷定位研究提供了新的思路,但是相关的缺陷定位算法还存在不足,因此本文将对原有的时频域反射技术进行改进,以实现电缆缺陷的精准定位。主要工作如下:首先研究了短时傅里叶变换(short-time Fourier transform,STFT)、S变换和魏格纳-威利分布(Wigner Ville distribution,WVD)3种常见的时频分析方法对TFDR中信号的分析效果,并提出了改进的S变换方法用于分析TFDR信号,该方法可以根据TFDR信号的特征自适应调节时频分辨率,并且不存在交叉项的干扰,因此可以很好地分析TFDR信号的时频特征。在改进的S变换基础上,本文提出了基于改进S变换方法的TFDR电缆缺陷定位方法,相比于传统方法,本文所提方法的缺陷定位曲线不会出现畸变和伪峰,缺陷定位结果更加准确。然后利用传输线理论建立了电缆的局部缺陷仿真模型,在此基础上开展了电缆缺陷定位的仿真研究,分析了本文所提方法对单缺陷电缆模型中不同位置、长度、程度和类型缺陷的定位效果,同时分析了本文所提方法对同一电缆中多个不同类型或不同程度缺陷的定位效果,通过仿真验证了本文所提方法在电缆缺陷定位上的优越性和有效性。最后在实验室中利用同轴电缆和电力电缆搭建了电缆的缺陷定位测试实验平台,以研究本文所提方法对实际电缆缺陷的定位效果。在同轴电缆上制作不同程度和不同类型的缺陷,以研究本文所提方法对实际电缆中不同程度和不同类型缺陷的定位效果。同时将长电力电缆的中间接头视为缺陷,以研究本文所提方法对实际电力电缆缺陷的定位效果。实测结果说明,相比于传统的伪魏格纳分布方法和平滑伪魏格纳分布方法,本文所提方法更能够准确反映电缆中真实缺陷的位置。该论文有图44幅,表8个,参考文献101篇。

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