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光纤光栅在输变电设备非电量在线监测中的应用研究

作　者: 赵艳峰
导　师: 韦根原
学　校: 华北电力大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 光纤Bragg光栅电气设备在线监测非电量
分类号: TM63;TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

变电站电气设备的在线监测是集高电压、测试、材料、计算机和通讯为一体的综合性科学技术,它也是变电站综合自动化技术中必不可少的重要组成部分,作为电力系统安全运行的必不可少的监测系统,它将发挥越来越重要的作用。传统的变电站电气设备监测装置主要以金属元件为基础,由于要满足绝缘要求,电气设备监测装置的应用受到了很大限制,温度、应变、位移等一些重要设备运行参数难以实现连续监测。针对目前电气设备在线监测的这些问题,本文拟采用光纤Bragg光栅传感技术,利用光纤光栅不仅具有耐腐蚀、抗电磁干扰、集传感与传输于一体,而且还具有波长分离能力强、传感准确度和灵敏度极高,能准确定位,绝对数字测量等优点,可广泛应用于对高压电气设备的温度、应变、应力等参数实现实时、在线、分布式监测,实现对电气设备运行参数的监控和提取。本文针对变电站电缆表面温度、开关柜触头温度、户外塔架应变等重要非电量参数,通过理论分析、实验室试验研究、变电站电气设备实际安装试点、数据远程传输和分析等方法,开展变电站电气设备的光纤光栅在线监测应用研究,制定光纤传感器网络在变电站中的布线与监测规范。该项目已应用于变电站内输电设备的长期、实时检测,为变电站内输电设备安全运行提供有效的检测手段,具有广阔的市场前景。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 选题背景及意义  9-11
  1.2 国内外研究动态  11-13
    1.2.1 国外光纤光栅技术的发展状况  11-12
    1.2.2 国内光纤光栅技术的应用现状  12-13
  1.3 本文的主要内容及难点  13-15
    1.3.1 主要研究内容  13-14
    1.3.2 项目实施中的技术难点  14-15
第2章光纤Bragg 光栅传感技术的理论基础  15-23
  2.1 光纤Bragg 光栅的传感原理  15-18
    2.1.1 光纤Bragg 光栅的反射与透射谱  15-16
    2.1.2 光纤Bragg 光栅热机方程  16-18
  2.2 光纤Bragg 光栅传感器  18-20
    2.2.1 一般传感器系统的基本传感模型  18-19
    2.2.2 光纤Bragg 光栅传感模型  19-20
  2.3 光纤Bragg 光栅在线监测仪  20-22
  2.4 光纤Bragg 光栅传感特点  22-23
第3章光纤Bragg 光栅传感网的建设  23-54
  3.1 试点单位基本情况  23-24
  3.2 电缆沟电缆井的温度监测  24-35
    3.2.1 引言  24-25
    3.2.2 电缆温升测试实验  25-29
    3.2.3 监测系统结构  29-30
    3.2.4 运行数据分析  30-35
    3.2.5 小结  35
  3.3 35kV 开关柜内的温度监测  35-45
    3.3.1 引言  35-36
    3.3.2 传感器封装材料的选取  36-39
    3.3.3 监测系统结构  39-40
    3.3.4 运行数据分析  40-44
    3.3.5 小结  44-45
  3.4 户外塔架的应变监测  45-54
    3.4.1 引言  45
    3.4.2 测量原理  45-46
    3.4.3 监测系统结构  46-49
    3.4.4 运行数据分析  49-53
    3.4.5 小结  53-54
第4章光纤Bragg 光栅监测平台的设计与实现  54-64
  4.1 监测平台设计目标  54-55
  4.2 监测平台开发环境  55
  4.3 监测平台总体设计框架  55-57
  4.4 监测平台功能说明  57-58
    4.4.1 用户管理  57
    4.4.2 报警记录  57
    4.4.3 事件记录  57
    4.4.4 生成报表  57
    4.4.5 趋势曲线  57-58
  4.5 数据库设计  58-60
    4.5.1 数据库表E-R 图  58
    4.5.2 数据库字典  58-59
    4.5.3 数据库表关系图  59-60
  4.6 监测平台相关参数设置  60-62
  4.7 主控人机界面  62
  4.8 小结  62-64
第5章结论与展望  64-66
  5.1 结论  64-65
  5.2 展望  65-66
参考文献  66-69
附录  69-73
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  73-74
致谢  74-75
论文摘要  75-83

光纤光栅在输变电设备非电量在线监测中的应用研究

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