基于LabVIEW的电缆故障监测数据采集与传输

论文摘要

电力电缆供电以其安全可靠,隐蔽耐用,有利于美化城市与厂矿布局等优点。但在运行中由于各种因素的影响,电力电缆也会发生故障。快速排除故障对提高电力系统供电可靠性具有重要作用。目前在电力电缆故障测距中广泛地采用行波法,其优点是可靠性在理论上不受故障类型的影响。在行波故障测距中,传统的数据采集系统无法满足高速变化的暂态电压,电流行波的要求,难以实现故障的精确定位。因此本文以NI公司的Lab VIEW为开发平台,利用PCI总线高速的优点以及PCI6221数据采集卡,设计了一套多通道电缆故障监测数据采集与传输系统。首先,论文在分析了电缆故障种类及原因的基础上论证了研究电缆故障监测数据采集与传输系统的必要性。紧接着又详细的阐述了虚拟检测技术的发展,更进一步证明了基于Lab VIEW的电缆故障监测数据采集与传输系统设计的可行性,并且研究了故障信息的小波分析及其在虚拟仪器中的实现,将小波变换引入到数据分析中,为更好的识别故障信号提供了理论支持,并通过仿真验证了理论的可行性。其次,论文根据电缆故障暂态信号的特点完成了基于Lab VIEW的电缆故障监测数据采集与传输的硬件和软件设计。硬件主要包括电流互感器和集成运放组成的信号调理电路以及信号隔离电路的元件选型与设计。软件设计主要包括:(1)登录,界面初始化,参数配置;(2)数据采集:包括采样速率,采样点数,采样通道数,采样方式等在线设置;(3)故障报警;(4)数据存储:将采集到的数据实时的存储到Access数据库中,便于以后的数据查询和分析;(5)数据处理;(6)波形回放;(7)历史查询等。最后,设计了电缆故障的实验电路,并对电缆故障监测数据采集功能、传输功能进行了测试。实验证明,该系统可以连续、可靠的运行,基本满足了数据采集和传输的要求,为进一步测距的研究提供了丰富的故障数据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 论文选题背景及意义
• 1.2 电力电缆故障原因和分类
• 1.2.1 电缆发生故障的原因
• 1.2.2 电缆故障分类
• 1.3 电缆故障在线监测技术的研究现状
• 1.4 电缆在线监测系统的发展趋势
• 1.5 系统可行性的论证
• 1.6 本论文研究的主要内容
• 2 虚拟检测技术及其开发平台
• 2.1 虚拟检测技术及其构成
• 2.1.1 虚拟检测技概述
• 2.1.2 虚拟检测系统的构成
• 2.2 虚拟检测系统的软件开发平台——Lab VIEW
• 2.2.1 Lab VIEW 的介绍及其特点
• 2.2.2 Lab VIEW 的编程环境
• 2.2.3 Lab VIEW 开发虚拟仪器的步骤
• 2.3 虚拟仪器的特点和发展
• 2.3.1 虚拟仪器的突出特点
• 2.3.2 虚拟仪器的应用和发展前景
• 2.4 本章小结
• 3 故障信息的小波分析及其在虚拟仪器中的实现
• 3.1 输电线路故障暂态过程
• 3.1.1 行波的基本概念
• 3.1.2 输电线路故障时的行波
• 3.1.3 反射波和折射波的计算
• 3.2 故障信息的小波分析
• 3.2.1 二进小波变换
• 3.2.2 消噪特性
• 3.3 Lab VIEW 中调用Mat lab 实现小波分析
• 3.3.1 ATP 故障仿真
• 3.3.2 Lab VIEW 中调用Mat lab 实现小波分析
• 3.4 本章小结
• 4 系统设计
• 4.1 系统结构组成
• 4.2 信号的采集调理
• 4.2.1 信号获取
• 4.2.2 I/V 转换电路
• 4.2.3 隔离
• 4.2.4 数据采集卡的选取
• 4.3 PC 机选型
• 4.4 选择合适的总线
• 4.5 数据采集基础
• 4.5.1 数据采集理论
• 4.5.2 信号类型
• 4.5.3 信号的连接方式
• 4.5.4 测量方式
• 4.5.5 测量方式的选择
• 4.6 抗干扰措施
• 4.6.1 干扰来源
• 4.6.2 抗干扰的措施
• 4.7 本章小结
• 5 软件设计与实现
• 5.1 系统的软件的开发平台
• 5.1.1 选择Lab VIEW 的原因
• 5.1.2 Lab VIEW 仪器驱动
• 5.2 系统的软件功能设计
• 5.3 系统功能结构
• 5.4 系统软件功能的实现
• 5.4.1 界面初始化模块
• 5.4.2 用户管理模块
• 5.4.3 数据采集模块
• 5.4.4 波形回放
• 5.4.5 数据分析模块
• 5.4.6 数据存储
• 5.4.7 网络传输
• 5.5 系统软件界面
• 5.6 本章小结
• 6 测试与结论
• 6.1 测试线路设计
• 6.2 测试内容及测试结果
• 6.3 论文主要完成工作
• 6.4 课题展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附图:试验测试现场