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基于直流分量法的XLPE电缆在线监测系统

作　者: 金德辉
导　师: 孙长海
学　校: 大连理工大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: XLPE电力电缆 水树枝 直流分量法 在线监测 PLC MCGS
分类号: TM247
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


XLPE电力电缆在电力供电和工业生产中发挥了越来越重要的作用,对其老化故障的检测也日益重要。本论文电缆在介绍了电缆供电的优势、电力电缆基本故障的基础上,论述了在线监测的可行性和优势。讨论了国内外XLPE电缆在线监测技术的发展现状和发展趋势。本论文不仅对XLPE电缆水树枝老化的原因进行了分析,还提出了电缆抗水树老化的具体措施。具体的介绍和对比了电缆绝缘在线监测方法与离线监测方法,提出了直流分量法这种电缆在线监测方法。在对信号采样和滤波之后,设计了监测系统信号监测和处理软硬件结构,在硬件上使用了PEC8000这种型号的PLC器件,再通过MCGS实现了HMI的设计。在对系统硬件和软件合理设计的基础上,实现了整个监测系统的接口设计和封装,完成了监测数据在PLC和MCGS触摸PC之间的数据通信,能够在MCGS上实时的显示出表征电缆绝缘老化的电流特征量,设计了整个基于直流分量法的在线监测系统。本文在分析了水树枝产生机理的基础上,叙述了直流分量法在线监测电缆老化的原理,提出测量大地与电缆绝缘间流电流信号的诊断方法。从数据采样到各种滤波方法的选取,再到PLC信号转换传输和基于MCGS的HMI实现,完成了整套系统。为XLPE电缆实现安全、准确、实时的查出隐患和故障提供了充实的理论依据和实现方法。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 电力电缆发展概况  8
  1.2 电缆常见故障  8-10
  1.3 电力电缆检测技术现状及发展  10-12
2 水树枝产生机理及直流分量法原理  12-18
  2.1 水树枝定义和产生机理  12-14
    2.1.1 水树枝的定义  12-13
    2.1.2 水树枝的类型  13
    2.1.3 水树枝的产生机理  13-14
  2.2 水树枝生成的影响因素  14-15
    2.2.1 XLPE电缆绝缘中杂质对水树枝的影响  14
    2.2.2 电缆的不均匀性对水树枝生成的影响  14
    2.2.3 水分对水树枝生成的影响  14-15
  2.3 防止电缆水树产生的措施  15-16
    2.3.1 防止水分浸入  15
    2.3.2 消除电场集中部位  15
    2.3.3 采用抗水树材料  15-16
  2.4 基于直流分量法的XLPE电缆在线监测系统设计  16-18
    2.4.1 直流分量法原理  16-17
    2.4.2 设计方案及实现  17-18
3 XLPE电缆在线监测系统的设计  18-45
  3.1 电流采样模块  19-20
    3.1.1 精密电阻采样  19
    3.1.2 集成运放实现I/U转换电路  19-20
    3.1.3 两种电路比较  20
  3.2 低通滤波模块  20-28
    3.2.1 RC无源低通滤波电路设计方案  20-21
    3.2.2 有源低通滤波器设计方案  21-26
    3.2.3 低通开关电容滤波器MAX293电路设计方案  26-28
  3.3 基于PEC8000的PLC数据采集模块  28-32
    3.3.1 PEC8000简介  28-30
    3.3.2 PLC_Config编程设计  30-31
    3.3.3 端口选择及设置  31-32
  3.4 基于MCGS组态的HMI设计  32-40
    3.4.1 MCGS组态软件简介  32-34
    3.4.2 TPC1062K触摸屏规格与介绍  34
    3.4.3 HMI设计  34-38
    3.4.4 MCGS月PLC通信连接  38-40
  3.5 监测系统封装与注意事项  40-44
    3.5.1 系统整体封装设计  40-42
    3.5.2 系统连接端口及功能设计  42
    3.5.3 监测系统附件  42-44
    3.5.4 系统设计注意事项  44
  3.6 本章小结  44-45
4 XLPE电缆在线监测实现及测试  45-49
  4.1 实验环境及设置  45
  4.2 监测实验结果分析  45-48
  4.3 本章小结  48-49
结论  49-50
参考文献  50-52
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  52-53
致谢  53-54

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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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