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高压电缆绝缘状态在线监测通讯系统的设计与研发

作　者: 周新军
导　师: 汪沨; 黄智伟
学　校: 湖南大学
专　业: 电气工程
关键词: 电缆绝缘 在线监测 复合判断 通讯系统
分类号: TM855
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


由于城市电网新时期的发展和改造，电力电缆特别是高压电缆，已逐渐成为城市电网中的纽带和桥梁，故高压电缆的安全运行是保证城市电网可靠供电的重要环节。由于传统的定期试验方法不能很好地满足用户对供电可靠性的要求，因此，对电力电缆进行绝缘在线监测具有重要的意义。本文以目前应用较广的交联聚乙烯（XLPE）高压电缆为研究对象，在简要介绍其基本结构后，对国内外高压电缆在线监测方法的特点及局限性进行了分析和对比，提出了以电缆表面温度和护层接地电流为特征信号的在线监测方案，采取复合判断模式来对高压电缆运行状态和绝缘情况进行预警，提高了判断的准确性。并以此为框架，对通讯技术的发展现状进行综述，分析本课题的系统需求和参数要求。采用GPRS技术设计了高压电缆绝缘在线监测系统的通讯硬件平台。其中，硬件部分为整个监测系统的下位机，其主要功能是实现6路数据采集和数据通讯任务，具体原理图的设计采用Altium Designer软件，主要分为主控电路、SIM900A模块外围电路、电源电路和信号调理滤波电路四个模块，同时文中还给出了该通讯设备的PCB板布线图。针对该通讯系统的软件实现，则采用了模块化和结构化的思想分别对主控芯片和监控软件的通讯部分进行程序编写，主控芯片的驱动程序是在MPLAB IDE平台下利用C语言进行编写，主要包含ADC子程序、数据传输子程序等；监控中心软件的通讯部分则是通过LabVIEW软件进行开发实现，分为TCP通讯子程序和短信报警程序。本文最后从硬件和软件两方面对所研究的通讯系统进行了实验室模拟测试，来验证其可行性。测试结果表明，该通讯系统能较好地实现模数转化和远程通讯功能，并且实时性较好，传输数据准确率高，能满足本文在线监测系统对通讯系统性能和参数的要求。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
  1.2 电力电缆绝缘在线监测综述  11-16
  1.3 论文的主要工作  16-17
第2章 在线监测系统总体方案设计  17-26
  2.1 高压电缆概述  17
  2.2 高压电缆在线监测特征信号的选取  17-19
  2.3 在线监测系统的需求分析及技术要求  19-20
    2.3.1 需求分析  19
    2.3.2 技术要求  19-20
  2.4 通讯系统方案的选择  20-24
    2.4.1 国内通讯技术的发展现状  20-21
    2.4.2 通讯方式的确定  21-23
    2.4.3 GPRS 组网方式的选择  23
    2.4.4 通讯协议的选择  23-24
  2.5 在线监测系统的结构设计  24-25
  2.6 本章小结  25-26
第3章 在线监测通讯系统硬件设计  26-42
  3.1 硬件电路主芯片的选择  26-27
    3.1.1 主控芯片的确定  26
    3.1.2 通讯模块的选择  26-27
  3.2 硬件电路总体框架设计  27
  3.3 通讯系统硬件电路设计  27-41
    3.3.1 主控电路  27-32
    3.3.2 SIM900A 模块及其外围电路  32-36
    3.3.3 电源电路  36-37
    3.3.4 信号调理和滤波电路  37-40
    3.3.5 硬件电路 PCB 板设计  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章 通讯系统的软件设计  42-55
  4.1 通讯模块的 AT 指令  42-43
  4.2 远程终端通讯设备软件设计  43-47
    4.2.1 MPLAB 集成开发环境  43-44
    4.2.2 通讯模块主程序设计  44-45
    4.2.3 A/D 转换子程序  45-46
    4.2.4 数据发送子程序  46-47
  4.3 监控中心软件设计  47-53
    4.3.1 LabVIEW 简介  48
    4.3.2 监控中心软件的结构和功能设计  48-50
    4.3.3 TCP 通讯子程序  50-52
    4.3.4 报警子程序  52-53
  4.4 本章小结  53-55
第5章 通讯系统的调试和运行  55-60
  5.1 通讯系统硬件调试  55-57
  5.2 监控中心上位机软件测试  57-59
    5.2.1 短信报警子程序调试  57-58
    5.2.2 软硬件联合测试  58-59
  5.3 本章小结  59-60
结论与展望  60-62
  结论  60
  不足与展望  60-62
参考文献  62-66
致谢  66-67
附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录  67-68
附录B 攻读硕士学位期间参加的研究课题  68

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 高电压技术 > 高电压绝缘技术 > 绝缘的试验与检查
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