自贡110kV道生灏变电站电缆温度智能监测系统应用研究

论文摘要

随着电网的快速发展,交联聚乙烯电力电缆由于具有无油、附属设备少、安装敷设和运行维护简单等优点,得到了越来越广泛的应用。作为一种简便的电缆绝缘运行状态监测方法,电缆温度监测有利于及时发现交联聚乙烯电力电缆的绝缘缺陷,防止事故的发生,保证电缆的安全运行。本文在综合分析国内外电缆温度监测方法和技术研究现状的基础上,就缆芯温度和表面温度间关系的数学模型,电缆温度在线监测系统的硬、软件设计和现场安装方案等问题进行了深入的研究。①采用有限元方法,利用COMSOL Multiphysics软件建立了XLPE电缆缆芯温度和表面温度间的数学模型,并以型号为VYJV22-6/10kV 3×300的XLPE电缆进行了理论和实验分析,验证了数序模型的有效性和准确性,为在线监测XLPE电缆缆芯温度提供了理论和实验依据。②采用分布式系统的设计思想,完成了XLPE电缆温度在线监测系统的硬件设计。设计的在线监测系统包括:温度传感器、温度实时采集单元（子站）、光纤通讯环网、工作站主计算机等四个主要部份,具有结构简单、可靠性高、可扩展性强、安装维护容易等优点。③根据XLPE电缆温度在线监测系统的具体要求,提出了监测系统软件的设计思路,并给出了软件设计的总体框图。设计的在线监测系统应用程序主要包括子站软件、工作站软件和通讯软件,并给出了数据采样、数据处理、子站接收和发送数据、工作站发送命令、接收数据等子程序的流程图。该软件系统能为运行和管理人员提供直观、简洁的数据显示和系统控制界面。④根据110kV道生灏变电站的实际情况,确定了电缆温度在线监测系统的现场安装方案,并完成了现场安装、试运行等工作。对试运行监测数据的分析结果表明:该系统运行稳定,监测数据能够及时反映电缆温度随负荷变化的变化情况,对电缆的安全运行起到了保证作用。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 XLPE电力电缆温度在线监测的意义
• 1.2 XLPE电力电缆温度在线监测技术的发展和研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 XLPE电力电缆连接头温度在线监测的原理及实现方法
• 2.1 XLPE电缆连接头温度与水树的关系
• 2.2 电缆连接头缆芯温度与表面温度间的关系
• 2.3 XLPE电力电缆缆芯温度与表面温度间对应关系的数学模型
• 2.3.1 传热学相关知识简介
• 2.3.2 建立导热散热物理模型的基本假设
• 2.3.3 传热过程数学模型
• 2.3.4 XLPE电缆连接头内外温差的理论计算
• 2.4 XLPE电缆连接头内外温度测量实验以及数据分析
• 2.4.1 测量实验方案确定
• 2.4.2 实验内容及实验数据
• 2.5 小结
• 3 XLPE电力电缆温度在线监测系统的硬件设计
• 3.1 系统硬件总体设计
• 3.2 子站的设计
• 3.2.1 子站的功能
• 3.2.2 单片机的选择
• 3.2.3 通讯接口的设计
• 3.3 自愈光纤环网设计
• 3.3.1 自愈光纤环网的功能
• 3.3.2 光端机的选择与应用
• 3.4 小结
• 4 XLPE电力电缆温度在线监测系统的软件设计
• 4.1 系统软件总体设计
• 4.2 子站软件设计
• 4.2.1 子站接收发送子程序的设计
• 4.2.2 采样子程序设计
• 4.2.3 数据处理子程序设计
• 4.3 上位机软件设计
• 4.3.1 命令发送，数据接收子程序设计
• 4.3.2 数据存储子程序设计
• 4.3.3 数据显示、报警子程序设计
• 4.4 通讯软件设计
• 4.5 小结
• 5 系统现场安装及应用情况分析
• 5.1 110kV道生灏变电站概况
• 5.2 现场安装方案的确定
• 5.2.1 现场安装情况
• 5.2.2 安装注意事项
• 5.3 现场运行情况分析
• 5.4 小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献