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基于分布式光纤的电缆温度监测系统及其数据处理研究

作　者: 贺伟
导　师: 周羽生
学　校: 长沙理工大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 电力电缆 光纤测温 拉曼散射 噪声印制 改善小波算法
分类号: TM247
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


电力电缆在电力系统中特别在城市配电网中应用愈来愈广,然而电力电缆在高电压、强电场、大电流以及复杂环境条件下,由于铜损、介质损耗发热会导致电缆温度升高、绝缘老化和恶化加剧,因此通过监测电缆温度来实现监测电缆绝缘性,是预防电网故障和保障电网安全运行的重要手段。本文基于光时域反射原理和后向拉曼散射原理,利用微型计算机、windows操作系统、labview平台,SQL server数据库设计了一个分布式光纤测温软件系统,完成对输电电缆温度的测量,并通过获得的温度判断其绝缘状态,实现电缆的全寿命管理。由于分布式光纤温度传感系统输出信号小,受干扰影响大,如何消除白噪声,提高温度测量精度,是高精度测温系统存在的难题。对此,本文采用了基于小波多分辨分解的HRP算法的快速实现方法和累积平均算法相结合,对采样信号进行处理,有效地抑制噪声,减少了系统的运算时间,提高了测温系统的精度和稳定性。最后,论文对分布式光纤测温系统及数据处理技术进行仿真验证,利用labview和matlab软件分别进行了监测系统设计和算法仿真分析,得到的温度曲线,表明了该技术的有效性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 课题研究的背景和意义  9-10
  1.2 国内外电缆监测技术状况  10-17
    1.2.1 电缆监测技术的发展  10-14
    1.2.2 现有电缆绝缘监测技术的特点  14-16
    1.2.3 分布式光纤温度监测系统的研究现状  16-17
  1.3 光纤温度传感技术中的噪声干扰  17
  1.4 课题主要工作  17-19
第二章 基于光纤的电缆温度监测系统设计  19-34
  2.1 光纤测温原理  19-27
    2.1.1 自发拉曼散射的机理  19-20
    2.1.2 关于自发拉曼散射的描述  20-22
    2.1.3 光时域发射原理  22-23
    2.1.4 分布式光纤温度传感原理  23-24
    2.1.5 光纤测温技术  24-26
    2.1.6 测温系统的相关技术指标  26-27
  2.2 分布式光纤测温系统  27-30
    2.2.1 labview 平台  27-28
    2.2.2 信号处理功能模块  28
    2.2.3 数据的存储、管理模块  28-29
    2.2.4 温度显示输出模块  29
    2.2.5 报警模块  29-30
  2.3 电缆绝缘状态监测系统  30-34
    2.3.1 系统测温  31
    2.3.2 温度信号处理  31-32
    2.3.3 电缆绝缘状态监测  32
    2.3.4 电缆的全寿命管理  32-34
第三章 基于改善的小波分析在电缆温度数据上的去噪  34-43
  3.1 小波变换的理论与特点  34-35
  3.2 小波消噪原理  35-36
  3.3 利用改善的小波变换去噪声的理论依据  36-39
    3.3.1 算法的基本思想  36
    3.3.2 小波变换模极大值  36-37
    3.3.3 白噪声小波变换模极大值随尺度的传播特性  37-38
    3.3.4 母函数的选取  38-39
    3.3.5 电缆故障点检测信号白噪声抑制算法  39
  3.4 利用多分辨小波分解算法实现HRP 的快速分解  39-40
    3.4.1 利用多分辨小波分解算法实现HRP 的快速分解的参数  39-40
    3.4.2 基于小波分解快速算法的HRP 算法快速实现步骤  40
  3.5 改善的小波分析去噪基本步骤  40-41
  3.6 电缆温度信号的小波多尺度分析仿真  41-43
第四章 电缆温度监测的仿真分析  43-48
  4.1 程序的设计  43-44
  4.2 仿真结果分析  44-48
    4.2.1 对正常运行电缆温度仿真分析  44-46
    4.2.2 对含故障点的电缆温度仿真分析  46-48
第五章 电缆温度监测系统的软件设计  48-53
  5.1 绝缘性能诊断程序  48-50
  5.2 界面设计  50-53
结论与展望  53-55
参考文献  55-59
致谢  59-60
附录 (作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文)  60

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 导电材料及其制品 > 电力电缆
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